Fazer um mapa 3D da nossa galáxia seria mais fácil se algumas estrelas se comportassem por tempo suficiente para calcularmos as distâncias até elas. No entanto, as supergigantes vermelhas são as crianças brincalhonas quando se trata de identificar suas localizações exatas. Isso porque eles parecem dançar, o que torna difícil identificar seu lugar no espaço. Essa oscilação é uma característica, não um bug, dessas velhas estrelas massivas, e os cientistas querem entender o porquê.
Assim, como acontece com outros objetos desafiadores na galáxia, os astrônomos recorreram a modelos de computador para descobrir o porquê. Além disso, eles estão usando medições de posição da missão Gaia para entender por que as supergigantes vermelhas parecem dançar.

Compreendendo as supergigantes vermelhas

A população de supergigantes vermelhas tem várias características comuns. Estas são estrelas com pelo menos oito vezes a massa do Sol – são enormes. Um típico é pelo menos 700 a 1.000 vezes o diâmetro solar. A 3500 K, eles são muito mais frios que nossa estrela de ~ 6000 K, embora medir essas temperaturas seja complicado. Eles são super brilhantes na luz infravermelha, mas mais escuros na luz visível do que outras estrelas. Eles também variam em seu brilho, o que (para alguns deles) pode estar relacionado a esse movimento de dança. Mais sobre isso em um momento.

Se o sol fosse uma supergigante vermelha, a Terra não estaria por perto. Isso porque a atmosfera da estrela teria chegado a Marte e engolido nosso planeta. Os exemplos mais conhecidos desses gigantes estelares são Betelgeuse e Antares. Supergigantes vermelhas existem em toda a galáxia. Há uma população deles que você pode ver à noite em um aglomerado próximo chamado Chi Persei. Faz parte do conhecido cluster duplo.

A estrutura das supergigantes vermelhas

Então, temos essa população de estrelas que não se comportam como esperado e não se prestam a medições fáceis. Por que é que? Eles se expandiram tanto que acabam com uma gravidade superficial muito baixa. Por causa disso, suas células convectivas (as estruturas que transportam o calor de dentro para a superfície) ficam bem grandes. Uma célula cobre até 20-30% do raio da estrela. Isso realmente "interrompe" o brilho da estrela.

A convecção não apenas move o calor de dentro para fora, mas também ajuda a estrela a ejetar material no espaço próximo. E também não estamos falando de pequenas poofs de gás e plasma. Uma supergigante vermelha pode enviar um bilhão de vezes mais massa para o espaço do que o sol. Toda essa ação faz a estrela parecer espumosa e como se sua superfície estivesse fervendo loucamente. Em essência, faz com que a posição da estrela pareça dançar no céu.

Supergigantes vermelhas no grande esquema das coisas

O material supergigante vermelho torna-se parte do "inventário" químico das galáxias. Os elementos que essas estrelas criam se tornam novas estrelas e mundos. Portanto, ajuda a entender bem como essas estrelas perdem sua massa ao longo de suas vidas. Tudo faz parte da compreensão da evolução estelar na Via Láctea e seu impacto no ambiente cósmico. É por isso que os astrônomos querem rastrear a massa total que essas estrelas envelhecidas sopram para o espaço. Eles também medem a velocidade do vento estelar e calculam a geometria da nuvem de "coisas estelares" que envolve uma supergigante vermelha.

Agora, o que isso tem a ver com a ação dançante? Bem, a ebulição das células de convecção e o acúmulo de uma concha de material ao redor da estrela aumentam sua variabilidade. Ou seja, afeta seu brilho ao longo do tempo.

Uma maneira que os astrônomos usam para determinar a posição exata de uma estrela é usando seu "fotocentro". Esse é o centro de luz da estrela. Se a estrela varia em brilho (por qualquer motivo), esse fotocentro muda. Não corresponderá ao baricentro. (Esse é o centro de gravidade comum entre a estrela e o resto de seu sistema. É um componente nas medições de distância.) Em essência, o fotocentro varia conforme o brilho da estrela muda. Combinada com a ação das enormes células de convecção, a estrela parece dançar no espaço.

A dança altera a estimativa de distância

O "problema de posição" da supergigante vermelha atraiu Andrea Chiavassa (Laboratoire Lagrange, o Exzellenzcluster ORIGINS e o Instituto Max Planck de Astrofísica). Ela e o astrônomo Rolf Kudritzki (Universidade do Observatório de Munique e do Instituto do Havaí) e uma equipe científica criaram simulações das superfícies de ebulição e da variabilidade do brilho das supergigantes vermelhas.

“Os mapas sintéticos mostram superfícies extremamente irregulares, onde as estruturas maiores evoluem em escalas de meses ou até anos, enquanto estruturas menores evoluem ao longo de várias semanas”, disse Chiavassa. "Isso significa que a posição da estrela deve mudar em função do tempo."

Em sua Astronomia e Astrofísica estudo, a equipe comparou seu modelo com estrelas em Chi Persei. Esse aglomerado foi medido pelo satélite Gaia, então as posições da maioria de suas estrelas são muito precisas. Bem, todos menos as supergigantes vermelhas. "Descobrimos que as incertezas de posição das supergigantes vermelhas são muito maiores do que para outras estrelas. Isso confirma que suas estruturas de superfície mudam drasticamente com o tempo, conforme previsto pelos nossos cálculos", explicou Kudritzki.

Essa mudança na posição observável fornece uma solução para entender a mudança de posição das supergigantes vermelhas. Isso, por sua vez, apresenta dificuldades em medir distâncias exatas de muitas dessas estrelas. O modelo atual também dá pistas sobre a evolução desses objetos. Mas, saber o que está fazendo com que as estrelas dancem oferece um caminho para uma solução ao calcular suas distâncias. Modelos futuros ajudarão os astrônomos a refinar essas distâncias e fornecer mais informações sobre o que está acontecendo com essas estrelas à medida que envelhecem. + Explorar mais

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