Pesquisadores criam imagem 3D de estrela hipergigante no final da vida

Com a imagem, é possível observar a VY Canis Majori morrendo — e entender os mecanismos envolvidos nos estágios finais de uma estrela extrema

Aline Brito

postado em 16/06/2022 19:16 / atualizado em 16/06/2022 19:16

Imagem 3D da estrela hipergigante vermelha VY Canis Majoris, localizada a cerca de 3.009 anos-luz da Terra. Esta é, possivelmente, a estrela mais massiva da via láctea - (crédito: NASA / ESA / HUBBLE / R. HUMPHREYS, UNIVERSIDADE DE MINNESOTA / J. OLMSTED, STSCI / HUBBLESITE.ORG)

Uma equipe de astrônomos da Universidade do Arizona criou uma imagem tridimensional detalhada de uma estrela hipergigante “moribunda”, ou seja, no estágio final da vida. Os pesquisadores, liderados pelos estudiosos Ambesh Singh e Lucy Ziurys, traçaram a distribuição, direção e velocidades de uma variedade de moléculas em torno da VY Canis Majoris e, com isso, conseguiram obter o primeiro mapa detalhado de uma parte da estrela que não está gravitacionalmente ligada ao núcleo dela, conhecida como “envelope”.

O estudo do mapa do envelope da hipergigante possibilitou esclarecer os mecanismos envolvidos na morte de estrelas dessa categoria. "Estamos particularmente interessados no que as estrelas hipergigantes fazem no final de suas vidas", disse Singh. As descobertas feitas a partir das imagens 3D — e apresentadas, na segunda-feira (13/6), na 240ª Reunião da Sociedade Astronômica Americana em Pasadena, Califórnia — possibilitaram insights, em uma escala sem precedentes, sobre os processos que acompanham a morte dessas gigantes. "As pessoas costumavam pensar que essas estrelas massivas simplesmente evoluem para explosões de supernovas, mas não temos mais certeza disso", alertou.

"Se fosse esse o caso, deveríamos ver muito mais explosões de supernovas no céu", acrescentou Lucy 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”, explicou a pesquisadora.

Como foi construída a imagem 3D

Para estabelecer a imagem tridimensional da estrela hipergigante vermelha a equipe usou o Atacama Large Millimeter Array (ou ALMA, como é mais conhecido), que é um rádio-observatório constituído por um conjunto de 66 antenas a uma altitude de cinco mil metros e está localizado no Chile. Com o telescópio, os pesquisadores conseguiram rastrear uma variedade de moléculas em material ejetado da superfície estelar.

A partir do rastreamento, foram obtidos mapas preliminares de óxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de silício, óxido fosforoso e cloreto de sódio e, com esses dados, o grupo construiu uma imagem da estrutura de fluxo molecular global da VY Canis Majoris em escalas que englobavam todo o material ejetado da estrela.

"As moléculas traçam os arcos do 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", explicou.

Além disso, os pesquisadores conseguiram ainda 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. Segundo Singh, processar todos esses dados exigiu um trabalho pesado em termos de poder de computação.

"Até agora, processamos quase um terabyte do ALMA e ainda recebemos dados pelos quais precisamos passar para obter a melhor resolução possível", disse ele.

Com as observações feitas até o momento, de acordo com Lucy Ziurys, já é possível colocar todas as informações em mapas no céu. "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", alegou.

Todo esse trabalho foi feito com os colaboradores Robert Humphreys, da Universidade de Minnesota, e Anita Richards  — da Universidade de Manchester, no Reino Unido.

Entenda mais sobre a estrela VY Canis Majoris

Localizada a cerca de 3.009 anos-luz da Terra, VY Canis Majoris — ou VY CMa, abreviado — é uma estrela variável pulsante na constelação ligeiramente ao sul de Canis Major, ou "Cão Maior" em tradução livre. Abrangendo de 10.000 a 15.000 unidades astronômicas (uma unidade astronômica equivale à 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 esteroides", disse Ziurys. "É muito maior, muito mais massivo e sofre violentas erupções em massa a cada 200 anos ou mais". Por isso a equipe escolheu estudar a VY CMa, já que ela é um dos melhores exemplos desses tipos de estrelas.

"Ninguém foi capaz de fazer uma imagem completa desta estrela", disse Ziurys, explicando que sua equipe começou a entender os mecanismos pelos quais a estrela perde massa — que parecem ser diferentes das 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".

Estrelas supergigantes extremas conhecidas como hipergigantes são muito raras, com apenas algumas conhecidas na Via Láctea. 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 por arcos, aglomerados e "nós".