Você era cool, Betelgeuse

Título: Betelgeuse Just Isn’t That Cool: Effective Temperature Alone Cannot Explain the Recent Dimming of Betelgeuse

Autores: Emily M. Levesque, Philip Massey

Instituição do primeiro autor: Department of Astronomy, University of Washington, Seattle, EUA

Status: Aceito para publicação no ApJ Letters, disponível no arXiv

A estrela veterana Betelgeuse tem recebido muita atenção nos últimos meses. Isso ocorre porque essa supergigante vermelha próxima (RSG) está parecendo mais fraca que o normal. Dado que Betelgeuse é (normalmente) a RSG mais brilhante no céu noturno, astrônomos profissionais e amadores foram capazes de rastrear mudanças em seu brilho ao longo do tempo, a chamada curva de luz.

O brilho de uma estrela é geralmente medido em faixas de comprimento de onda específicas, porque a luz das estrelas não é monocromática. A banda V é definida em um comprimento de onda de aproximadamente 550nm, que corresponde estreitamente aos comprimentos de onda vistos pelo olho humano.

Em 7 de dezembro de 2019, uma equipe de astrônomos observou que Betelgeuse tinha um brilho de V = 1,12 magnitude, em comparação com seu valor típico de V ~ 0,2 – 0,3 magnitude. Isso registrou seu menor valor em mais de 50 anos (por razões históricas, a magnitude aumenta à medida que o brilho diminui). Com o tempo, a diminuição do brilho continuou, atingindo seu valor mais baixo até o dia 30 de janeiro (V = 1,61 magnitude). Por essa época, também foi sugerido que o escurecimento de Betelgeuse estava diminuindo.

Muitos na comunidade científica e no público em geral interpretaram o comportamento errático de Betelgeuse como uma indicação de uma supernova iminente, que seria visível a olho nu e provavelmente duraria muitos dias. Embora essa seja uma interpretação empolgante, também é a explicação menos provável. Em vez disso, é argumentado por muitos – incluindo os autores de hoje – que o escurecimento pode ser devido à composição da própria Betelgeuse. Especificamente, variações na superfície de Betelgeuse poderiam diminuir temporariamente sua temperatura aparente, o que, de acordo com as leis de emissão de corpos negros, levaria parte de sua luz emitida a comprimentos de onda mais longos, o que não seria observado na banda V.

Mantenha seu esfriamento

Os autores do artigo de hoje investigam como Betelgeuse está realmente esfriando e se é o suficiente para explicar sua escuridão no céu noturno. Eles começaram realizando espectrofotometria óptica na RSG em 15 de fevereiro de 2020, usando o espectrógrafo óptico no telescópio Lowell Discovery de 4,3 metros (LDT). O termo “espectrofotometria” significa simplesmente medir o espectro da estrela, onde seu fluxo é escalado de acordo com seu comprimento de onda.

Os autores estimam a temperatura aparente de uma amostra de 74 RSGs galácticas, incluindo Betelgeuse. Eles usam um método bem conhecido de medir a força das linhas de absorção devido ao óxido de titânio (TiO) na estrela e compará-las com os valores previstos em modelos de atmosfera estelar.

Eles comparam o espectro de Betelgeuse de fevereiro de 2020 com uma observação anterior realizada em março de 2004. Durante esse período, Betelgeuse tinha magnitude V ~ 0,5, magnitude 1,1 mais brilhante que seu brilho em 15 de fevereiro de 2020. Sua temperatura correspondente era 3650 K em 2004, em comparação com 3600 K em 2020. Os autores observam que, embora a magnitude aparente (ou fluxo) em 2020 seja consideravelmente menor que em 2004, a forma geral do espectro é semelhante (Figura 1). O aparecimento de bandas de TiO mais fortes se correlaciona com uma temperatura aparente mais baixa. Eles continuam comparando a temperatura de Betelgeuse com outras RSGs conhecidas em sua amostra, concluindo que Betelgeuse é um pouco mais fria em 2020 em comparação a 2004. É importante observar que essas temperaturas medidas têm uma margem de erro de ~ 25 K, o que pode aumentar ou diminuir consideravelmente a diferença real de temperatura.

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Poeira no tempo

Os autores também medem a quantidade de conteúdo de poeira ao longo da linha de visão até Betelgeuse, pois isso pode ser outra explicação possível para o seu escurecimento. A poeira circunestelar criada a partir da perda de massa em Betelgeuse poderia fazer com que ela obscurecesse sua própria luz e, portanto, parecesse mais fraca. No entanto, eles descobrem que não há mudança aparente na quantidade de poeira entre 2004 e 2020. Eles, no entanto, reconhecem que essa conclusão assume um modelo específico de absorção de poeira.

Observações demonstraram que a poeira produzida pela perda de massa da RSG tem um tamanho de grão muito maior do que o esperado pelo modelo típico de poeira. A poeira circunestelar composta por grãos maiores produziria um efeito de extinção mais “cinza”, absorvendo a luz através do espectro óptico em vez de absorvendo preferencialmente comprimentos de onda mais azuis, concordando com a mudança na magnitude da banda V de Betelgeuse.

A partir de 22 de fevereiro, foi publicado neste Astronomer’s Telegram que Betelgeuse parou oficialmente de escurecer e, de fato, começou a aumentar seu brilho gradualmente novamente. São necessárias várias observações em múltiplos comprimento de onda, particularmente na faixa de UV e infravermelho, para entendermos sobre os processos estelares que ocorrem em Betelgeuse, que podem ser responsáveis por esse excitante período de atividade.

Adaptado de You were cool, Betelgeuse, escrito por Sunayana Bhargava.