Betelgeuse tem sido o foco da atenção da mídia recentemente. A supergigante vermelha está chegando ao fim de sua vida e, quando uma estrela 10 vezes a massa do Sol morre, ela se extingue de maneira espetacular.
Com o brilho recentemente caindo ao seu ponto mais baixo em um século, muitos entusiastas do espaço estão entusiasmados com o fato de Betelgeuse poder se tornar uma supernova, explodindo com fogos de artifício deslumbrantes que podem ser vistos mesmo à luz do dia.
Enquanto a famosa estrela no ombro de Órion provavelmente morrerá nos próximos milhões de anos – quase dois dias no tempo cósmico – os cientistas argumentam que seu escurecimento se deve à pulsação da estrela. Esse fenômeno é relativamente comum entre as supergigantes vermelhas, e sabe-se que Betelgeuse está nesse grupo há décadas.
Coincidentemente, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara já fizeram previsões sobre o brilho da supernova que pode ocorrer quando uma estrela pulsante como Betelgeuse explode.
O estudante de PhD PhD Jared Goldberg publicou um estudo com Lars Buildsten, diretor do P.I. Kavli (KITP) e Professor de Física Gluck, e o Cientista Sênior do KITP Bill Paxton, que detalha como a pulsação de uma estrela afetará a explosão subsequente quando isso acontecer. O artigo foi publicado no Astrophysical Journal.
“Queríamos saber como seria se uma estrela pulsante explodisse em diferentes fases de pulsação”, disse Goldberg, pesquisador da National Science Foundation. 'Os modelos anteriores são mais simples porque não incluem efeitos ondulantes dependentes do tempo.'
Quando uma estrela do tamanho de Betelgeuse finalmente fica sem material para coalescer em seu centro, ela perde a pressão externa que a impedia de entrar em colapso sob seu próprio peso enorme. O colapso do núcleo resultante ocorre em meio segundo, muito mais rápido do que leva para notar a superfície da estrela e as camadas externas rechonchudas.
Quando o núcleo de ferro entra em colapso, os átomos se dissociam em elétrons e prótons. Eles se combinam para formar nêutrons e, no processo, liberam partículas de alta energia chamadas neutrinos. Normalmente os neutrinos dificilmente interagem com outras matérias – 100 trilhões deles passam por seu corpo a cada segundo sem colidir.
No entanto, as supernovas são alguns dos fenômenos mais poderosos do universo. O número e a energia dos neutrinos produzidos no colapso do núcleo são tão grandes que, embora apenas uma pequena fração colida com o material estelar, geralmente é mais do que suficiente para lançar uma onda de choque que poderia explodir uma estrela.
A explosão resultante atinge as camadas externas da estrela com uma energia impressionante, criando uma explosão que pode eclipsar brevemente a luz de toda a galáxia. A explosão permanece brilhante por cerca de 100 dias, já que a radiação só pode escapar depois que o hidrogênio ionizado se reúne com os elétrons perdidos e se torna neutro novamente.
As características de uma supernova variam com a massa da estrela, a energia total da explosão e, mais importante, seu raio. Isso significa que a ondulação de Betelgeuse torna muito mais difícil prever como ela explodirá.
Os pesquisadores descobriram que, se a estrela inteira pulsar em uníssono – inspirando e expirando, se quiser – a supernova se comportará como se Betelgeuse fosse uma estrela estática com um determinado raio. No entanto, diferentes camadas de uma estrela podem oscilar umas contra as outras: as camadas externas se expandem e as camadas do meio se contraem e vice-versa.
“A luz da parte comprimida da estrela é mais fraca”, explicou Goldberg, “exatamente como esperaríamos de uma estrela mais compacta e não pulsante.” Enquanto isso, a luz de partes da estrela que estavam se expandindo na época pareceria mais brilhante, como se viesse de uma grande estrela não pulsante.
Goldberg planeja apresentar um artigo com o professor de física Andy Howell e o pesquisador do KITP Evan Bauer em Notes to Research da American Astronomical Society, resumindo os resultados das simulações que eles fizeram especificamente para Betelgeuse.
Fontes: Foto: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO)
