Uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade do Arizona criou uma imagem tridimensional detalhada de uma estrela hipergigante moribunda. A equipe, liderada pelos pesquisadores do UArizona Ambesh Singh e Lucy Ziurys, traçou a distribuição, direções e velocidades de uma variedade de moléculas em torno de uma estrela hipergigante vermelha conhecida como VY Canis Majoris.
Suas descobertas, apresentadas em 13 de junho no 240º Encontro da Sociedade Astronômica Americana em Pasadena, Califórnia, oferecem insights, em uma escala sem precedentes, sobre os processos que acompanham a morte de estrelas gigantes. O trabalho foi feito com os colaboradores Robert Humphreys da Universidade de Minnesota e Anita Richards da Universidade de Manchester, no Reino Unido. A equipe planeja publicar suas descobertas em uma série de artigos.

Estrelas supergigantes extremas conhecidas como hipergigantes são muito raras, com apenas algumas conhecidas na Via Láctea. Exemplos incluem Betelgeuse, a segunda estrela mais brilhante da constelação de Órion, e NML Cygni, também conhecida como V1489 Cygni, na constelação de Cygnus. Ao contrário das estrelas com massas mais baixas - que são mais propensas a inchar quando entram na fase de gigante vermelha, mas geralmente mantêm uma forma esférica - as hipergigantes tendem a experimentar eventos de perda de massa substanciais e esporádicos que formam estruturas complexas e altamente irregulares compostas de arcos, aglomerados e nós.

Localizada a cerca de 3.009 anos-luz da Terra, VY Canis Majoris – ou VY CMa, abreviada – é uma estrela variável pulsante na constelação ligeiramente ao sul de Canis Major. Abrangendo de 10.000 a 15.000 unidades astronômicas (com 1 UA sendo a distância média entre a Terra e o Sol), VY CMa é possivelmente a estrela mais massiva da Via Láctea, de acordo com Ziurys.

"Pense nisso como Betelgeuse em esteróides", disse Ziurys, professor de regentes com nomeações conjuntas no Departamento de Química e Bioquímica do Arizona e no Observatório Steward, ambos parte da Faculdade de Ciências. "É muito maior, muito mais massivo e sofre violentas erupções em massa a cada 200 anos ou mais."

A equipe escolheu estudar VY CMa porque é um dos melhores exemplos desses tipos de estrelas.

"Estamos particularmente interessados ​​no que as estrelas hipergigantes fazem no final de suas vidas", disse Singh, estudante de doutorado do quarto ano no laboratório de Ziurys. "As pessoas costumavam pensar que essas estrelas massivas simplesmente evoluem para explosões de supernovas, mas não temos mais certeza disso."

"Se fosse esse o caso, deveríamos ver muito mais explosões de supernovas no céu", acrescentou Ziurys. “Agora pensamos que eles podem entrar em colapso silenciosamente em buracos negros, mas não sabemos quais terminam suas vidas assim, ou por que isso acontece e como”.

Imagens anteriores de VY CMa com o Telescópio Espacial Hubble da NASA e espectroscopia mostraram a presença de arcos distintos e outros aglomerados e nós, muitos estendendo milhares de UA da estrela central. Para descobrir mais detalhes dos processos pelos quais as estrelas hipergigantes terminam suas vidas, a equipe começou a rastrear certas moléculas ao redor da hipergigante e mapeá-las para imagens preexistentes da poeira, obtidas pelo Telescópio Espacial Hubble.

“Ninguém foi capaz de fazer uma imagem completa desta estrela”, disse Ziurys, explicando que sua equipe se propôs a entender os mecanismos pelos quais a estrela perde massa, que parecem ser diferentes daquelas de estrelas menores que entram em sua fase de gigante vermelha. no final de suas vidas.

“Você não vê essa perda de massa agradável e simétrica, mas sim células de convecção que sopram pela fotosfera da estrela como balas gigantes e ejetam massa em diferentes direções”, disse Ziurys. "Estes são análogos aos arcos coronais vistos no sol, mas um bilhão de vezes maiores."

A equipe usou o Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA, no Chile para rastrear uma variedade de moléculas em material ejetado da superfície estelar. Enquanto algumas observações ainda estão em andamento, foram obtidos mapas preliminares de óxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de silício, óxido fosforoso e cloreto de sódio. A partir desses dados, o grupo construiu uma imagem da estrutura de fluxo molecular global de VY CMa em escalas que englobavam todo o material ejetado da estrela.

"As moléculas traçam os arcos no envelope, o que nos diz que moléculas e poeira estão bem misturadas", disse Singh. "O bom das emissões de moléculas em comprimentos de onda de rádio é que elas nos fornecem informações de velocidade, em oposição à emissão de poeira, que é estática."

Ao mover as 48 antenas de rádio do ALMA em diferentes configurações, os pesquisadores conseguiram obter informações sobre as direções e velocidades das moléculas e mapeá-las em diferentes regiões do envelope da hipergigante em detalhes consideráveis, até correlacionando-as a diferentes eventos de ejeção de massa ao longo do tempo. .

Processar os dados exigiu algum trabalho pesado em termos de poder de computação, disse Singh.

"Até agora, processamos quase um terabyte do ALMA e ainda recebemos dados pelos quais precisamos passar para obter a melhor resolução possível", disse ele. “Apenas calibrar e limpar os dados requer até 20.000 iterações, o que leva um dia ou dois para cada molécula”.

"Com essas observações, agora podemos colocá-las em mapas no céu", disse Ziurys. "Até agora, apenas pequenas porções dessa enorme estrutura foram estudadas, mas você não pode entender a perda de massa e como essas grandes estrelas morrem a menos que você olhe para toda a região. É por isso que queríamos criar uma imagem completa." + Explorar mais

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