Betelgeuse, a estrela brilhante na constelação de Orion, tem fascinado astrônomos nos últimos meses por causa de seu declínio excepcionalmente forte no brilho. Os cientistas têm discutido vários cenários tentando explicar seu comportamento. Agora, uma equipe liderada por Thavisha Dharmawardena do Instituto Max Planck de Astronomia mostrou que provavelmente manchas estrelares incomumente grandes na superfície de Betelgeuse causaram o escurecimento. Seus resultados descartam a conjectura anterior de que era poeira, recentemente expulso por Betelgeuse, que obscureceu a estrela.

Estrelas gigantes vermelhas como Betelgeuse sofrem variações freqüentes de brilho. Contudo, a queda impressionante na luminosidade de Betelgeuse para cerca de 40% de seu valor normal entre outubro de 2019 e abril de 2020 foi uma surpresa para os astrônomos. Os cientistas desenvolveram vários cenários para explicar essa mudança no brilho da estrela, que é visível a olho nu e a quase 500 anos-luz de distância. Alguns astrônomos até especularam sobre uma supernova iminente. Uma equipe internacional de astrônomos liderados por Thavisha Dharmawardena do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg já demonstrou que as variações de temperatura na fotosfera, ou seja, a superfície luminosa da estrela, fez com que o brilho diminuísse. A fonte mais plausível para tais mudanças de temperatura são gigantescas manchas estelares frias, semelhantes às manchas solares, que, Contudo, cobrir 50 a 70% da superfície da estrela.

"Perto do fim de suas vidas, estrelas se tornam gigantes vermelhas, "Dharmawardena explica." À medida que o suprimento de combustível acaba, os processos mudam pelos quais as estrelas liberam energia. "Como resultado, eles incham, tornam-se instáveis ​​e pulsam com períodos de centenas ou mesmo milhares de dias, que vemos como uma flutuação no brilho. Betelgeuse é uma chamada supergigante vermelha, uma estrela que, comparado ao nosso sol, é cerca de 20 mais massivo e cerca de 1000 vezes maior. Se colocado no centro do sistema solar, quase alcançaria a órbita de Júpiter.

Por causa de seu tamanho, a atração gravitacional na superfície da estrela é menor do que em uma estrela da mesma massa, mas com um raio menor. Portanto, as pulsações podem ejetar as camadas externas de tal estrela com relativa facilidade. O gás liberado esfria e se desenvolve em compostos que os astrônomos chamam de poeira. É por isso que estrelas gigantes vermelhas são uma fonte importante de elementos pesados ​​no Universo, a partir do qual os planetas e organismos vivos eventualmente evoluem. Os astrônomos haviam considerado anteriormente a produção de poeira absorvente de luz como a causa mais provável do declínio acentuado do brilho.

Para testar essa hipótese, Thavisha Dharmawardena e seus colaboradores avaliaram dados novos e de arquivo do Atacama Pathfinder Experiment (APEX) e do telescópio James Clerk Maxwell (JCMT). Esses telescópios medem a radiação da faixa espectral de ondas submilimétricas (radiação terahertz), cujo comprimento de onda é mil vezes maior que o da luz visível. Invisível aos olhos, os astrônomos os usam há algum tempo para estudar a poeira interestelar. A poeira fria, em particular, brilha nesses comprimentos de onda.

"O que nos surpreendeu foi que Betelgeuse ficou 20% mais escuro, mesmo na faixa de onda submilimétrica, "relata Steve Mairs do Observatório do Leste Asiático, que colaboraram no estudo. A experiência mostra que esse comportamento não é compatível com a presença de poeira. Para uma avaliação mais precisa, ela e seus colaboradores calcularam que influência a poeira teria nas medições nesta faixa espectral. Descobriu-se que, de fato, uma redução no brilho na faixa sub-milimétrica não pode ser atribuída a um aumento na produção de poeira. Em vez de, a própria estrela deve ter causado a mudança de brilho que os astrônomos mediram.

As leis físicas nos dizem que a luminosidade de uma estrela depende de seu diâmetro e, especialmente, de sua temperatura superficial. Se apenas o tamanho da estrela diminuir, a luminosidade diminui igualmente em todos os comprimentos de onda. Contudo, mudanças de temperatura afetam a radiação emitida ao longo do espectro eletromagnético de forma diferente. De acordo com os cientistas, o escurecimento medido na luz visível e ondas submilimétricas é, portanto, evidência de uma redução na temperatura média da superfície de Betelgeuse, que quantificam a 200 K (ou 200 ° C).

"Contudo, uma distribuição assimétrica de temperatura é mais provável, "explica o co-autor Peter Scicluna do European Southern Observatory (ESO)." As imagens de alta resolução correspondentes de Betelgeuse de dezembro de 2019 mostram áreas de brilho variável. Junto com nosso resultado, esta é uma indicação clara de grandes manchas estelares cobrindo entre 50 e 70% da superfície visível e com uma temperatura mais baixa do que a fotosfera mais brilhante. "As manchas estelares são comuns em estrelas gigantes, mas não nesta escala. Não se sabe muito sobre suas vidas. Contudo, os cálculos do modelo teórico parecem ser compatíveis com a duração da queda de brilho de Betelgeuse.

Sabemos pelo sol que a quantidade de manchas aumenta e diminui em um ciclo de 11 anos. Não se sabe se estrelas gigantes têm um mecanismo semelhante. Uma indicação para isso pode ser o brilho mínimo anterior, que também foi muito mais pronunciado do que nos anos anteriores. "As observações nos próximos anos nos dirão se a queda acentuada no brilho de Betelgeuse está relacionada a um ciclo de manchas. Em qualquer caso, Betelgeuse permanecerá um objeto estimulante para estudos futuros, "Dharmawardena conclui.