A melhor imagem de sempre da superfície e atmosfera de uma estrela

Primeiro mapa do movimento de material numa estrela diferente do Sol.

Imagem VLTI reconstruída da superfície de Antares.
Com o auxílio do Interferómetro do Very Large Telescope do ESO, os astrónomos construíram esta imagem notável da superfície da estrela supergigante vermelha Antares. Trata-se da imagem mais detalhada de sempre desde objeto, ou de qualquer outra estrela que não o Sol.
Créditos: ESO / K. Ohnaka

Com o auxílio do Interferómetro do Very Large Telescope do ESO, os astrónomos construíram a imagem mais detalhada de sempre de uma estrela — a estrela supergigante vermelha Antares.

Os astrónomos criaram também o primeiro mapa de velocidades do material na atmosfera da estrela — pela primeira vez para uma estrela diferente do Sol — revelando turbulência inesperada na enorme atmosfera extensa de Antares.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Imagem artística da estrela supergigante vermelha Antares.
Crédito: ESO / M. Kornmesser

A olho nu, a famosa estrela brilhante Antares resplandece num tom vermelho forte, situada no coração da constelação do Escorpião. Trata-se de uma estrela supergigante vermelha enorme e relativamente fria nos estádios finais da sua vida, a caminho de se tornar uma supernova.

O astrónomos consideram Antares uma estrela supergigante vermelha típica. Estas enormes estrelas moribundas formam-se com massas que se situam entre as 9 e as 40 massas solares. Quando uma estrela se transforma numa supergigante vermelha, a sua atmosfera estende-se para o exterior, de tal modo que se apresenta extensa e luminosa mas possui uma densidade baixa. A estrela Antares tem atualmente uma massa de 12 vezes a massa do Sol e um diâmetro cerca de 700 vezes maior do que o do Sol. Pensa-se que começou a sua vida com uma massa de mais de 15 massas solares e que terá já libertado o equivalente a 3 massas solares de material ao longo da sua vida.

Mapa de velocidades VLTI da superfície de Antares.
Com o auxílio do Interferómetro do Very Large Telescope do ESO, os astrónomos construíram este mapa dos movimentos do material existente na superfície da estrela supergigante vermelha Antares. Trata-se do primeiro mapa de velocidades para uma estrela diferente do Sol. Nas regiões vermelhas o material afasta-se de nós e nas regiões azuis o material aproxima-se. A região vazia em torno da estrela não é uma estrutura real, mostrando apenas locais onde não foi possível medir as velocidades.
Créditos: ESO / K. Ohnaka

Uma equipa de astrónomos liderada por Keiichi Ohnaka da Universidade Católica del Norte, no Chile, usou o Interferómetro do Very Large Telescope do ESO (VLTI), situado no Observatório do Paranal, no Chile, para mapear a superfície de Antares e medir os movimentos do material da superfície. Trata-se da melhor imagem de sempre da superfície e atmosfera de uma estrela diferente do Sol.

O VLTI é uma infraestrutura única que combina a luz colectada por até 4 telescópios, sejam os Telescópios Principais de 8,2 metros, seja os mais pequenos Telescópios Auxiliares, para formar um telescópio virtual equivalente a um único espelho de 200 metros de diâmetro. Este método permite resolver pequenos detalhes muito para além do que seria possível com apenas um telescópio individual.

“Como é que estrelas como a Antares perdem massa tão depressa na fase final da sua evolução é um dos problemas com que nos deparamos há mais de meio século,” disse Keiichi Ohnaka, que é também o autor principal do artigo científico que descreve estes resultados. ”O VLTI é a única infraestrutura que nos permite medir diretamente os movimentos do gás na atmosfera extensa de Antares — um passo crucial na resolução deste problema. O desafio seguinte consiste em identificar o fenómeno que dá origem aos movimentos turbulentos observados.”

Usando os novos resultados, a equipa criou o primeiro mapa de velocidades a duas dimensões da atmosfera de uma estrela que não o nosso Sol. Para isso, os investigadores utilizaram o VLTI com três dos Telescópios Auxiliares e um instrumento chamado AMBER para fazer imagens da superfície de Antares num pequeno intervalo de comprimentos de onda infravermelhos. A equipa usou seguidamente estes dados para calcular a diferença entre a velocidade do gás atmosférico em posições diferentes na estrela e a velocidade média de toda a estrela, o que deu origem a um mapa da velocidade relativa do gás atmosférico ao longo de todo o disco de Antares — algo pioneiro para uma estrela que não o Sol.

Os astrónomos descobriram gás turbulento de baixa densidade muito mais longe da estrela do que o previsto e concluíram que este movimento não deve resultar da convecção, ou seja, de deslocações de larga escala da matéria, responsáveis pela transferência de energia desde o núcleo até à atmosfera exterior de muitas estrelas. Os investigadores concluíram que um novo processo, atualmente desconhecido, pode ser necessário para explicar estes movimentos nas atmosferas extensas de supergigantes vermelhas como a Antares.

“No futuro, esta técnica observacional pode ser aplicada a diferentes tipos de estrelas para estudar as suas superfícies e atmosferas com um detalhe sem precedentes. Até agora este tipo de estudo limitava-se apenas ao Sol,” conclui Ohnaka. “O nosso trabalho traz à astrofísica estelar uma nova dimensão e abre uma janela totalmente nova à observação das estrelas.”

Fonte (transcrição): ESO
Fonte Adicional: Artigo Científico

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