Nota de Imprensa

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

Primeiro mapa do movimento de material numa estrela diferente do Sol

23 de Agosto de 2017

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.

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 [1].

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 [2], 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 [3], 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.”

Notas

[1] 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.

[2] A velocidade do material que se aproxima ou afasta da Terra pode ser medida pelo efeito de Doppler, responsável pelo deslocamento das riscas espectrais na direção dos maiores (vermelho) ou dos menores (azul) comprimentos de onda, dependendo se o material que emite ou absorve a radiação se afasta ou aproxima do observador.

[3] A convecção é um processo pelo qual material frio desce e material quente sobe num movimento circular. Este processo ocorre na Terra nas correntes atmosféricas e oceânicas, mas também faz deslocar gás nos interiores estelares.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Vigorous atmospheric motion in the red supergiant star Antares”, de K. Ohnaka et al. que foi publicado na revista Nature.

A equipa é composta por K. Ohnaka (Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Weigelt (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha) e K.-H. Hofmann (Max- Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Alemanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1726, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.