Título: The evolutionary stage of Betelgeuse inferred from its pulsation periods
Autores: Hideyuki Saio, Devesh Nandal, Georges Meynet, Sylvia Ekstöm
Instituição do primeiro autor: Astronomical Institute, Tohoku University, Japan
Status: Submetido ao MNRAS
Betelgeuse é a estrela mais popular da astronomia. É facilmente reconhecida a olho nu, já que é a segunda estrela mais brilhante da constelação de Órion que é fácil de identificar. Ela também é uma estrela supergigante vermelha, o estágio final da sequência principal antes de se tornar supernova. Supergigantes vermelhas expandem significativamente durante os últimos estágios de vida, um processo que esfria tais estrelas e as dá uma tonalidade avermelhada. Recentemente, Betelgeuse passou por uma grande perda de luminosidade que culminou na especulação de que possa se tornar supernova.
Então, quando irá acontecer? Os autores deste artigo previram que ela pode se tornar uma supernova em algumas décadas, sendo a primeira supernova na Via Láctea desde 1604 (apenas a alguns anos antes de Galileu apresentar o primeiro telescópio). Vamos explicar porque eles acreditam nisso.
Eu mesmo sou estranho e incomum
Betelgeuse é uma estrela variável, que significa que sua luminosidade muda em função do tempo. Altas taxas de fusão nuclear dentro da estrela aumentarão sua luminosidade, expandindo as camadas mais externas da estrela por pressão de radiação, depois a esfriando. O efeito de esfriamento irá diminuir a fusão nuclear, de modo que a luminosidade da estrela diminui, as camadas externas se contraem novamente, e assim por diante. Algumas estrelas variáveis são regulares e têm frequências características. A variabilidade de Betelgeuse é observável a olho nu e é conhecida por aborígenes australianos por séculos.
Os autores identificaram quatro modos oscilatórios de períodos 2190 ± 270, 417 ± 24, 230 ± 29 e 185 ± 4 dias. Eles consideram o maior período como o modo fundamental, com os períodos menores como sobretons. Isso os dá um raio estimado de 1200 raios solares que os autores dizem ser inferidos por observações interferométricas. Eles simularam modelos de evolução estelar, começando no instante que a produção de energia da fusão de hidrogênio se torna dominante na estrela (conhecida com sequência principal de idade zero), até o fim da fusão de carbono no núcleo, assim identificando os quatro modelos que suportam as observações de Betelgeuse (tabela 1).
A Figura 2 compara a velocidade radial (VR) simulada das pulsações, variações de temperatura e mudança de magnitude de um modelo comparado às observações de Betelgeuse, que os autores concluíram como sendo consistente entre si. O interessante é que esse modelo em particular pode prever o evento de “grande perda de luminosidade” (a grande depressão no painel inferior da figura), que os autores atribuem com sendo uma interferência destrutiva entre o modo fundamental e o primeiro sobretom das pulsações.
É hora do show?
Estando estes modelos corretos, podemos prever quando Betelgeuse se tornará uma supernova. Por exemplo, a Figura 3 mostra abundância relativa de alguns elementos no núcleo como uma função de tempo antes do colapso. A curva vermelha é a abundância de carbono. Cada simulação dá uma estimativa dessa abundância de carbono e compara onde esses valores se encaixam na curva relativa ao eixo x. Vemos um instante entre 1 e 2.5 log-anos até se tornar supernova. Portato, a Betelgeuse pode se tornar supernova dentro de alguns séculos – ou até mesmo em algumas décadas!
Mas antes de você comprar seu telescópio e observar Betelgeuse incessantemente para o resto da sua vida na esperança de flagrar uma linda supernova, há alguns poréns… No final, esses são modelos numéricos com muitas aproximações e hipóteses que podem não ser acuradas e que são calibrados por observações da superfície. Os autores destacam que não podemos saber a que ponto exato encontra-se a evolução de Betelgeuse apenas baseando-se em observações de sua superfície.
Também houve algumas perguntas sobre a atribuição dos autores do período de 2190 dias como a frequência fundamental. Na literatura, tem sido tipicamente reconhecido como um Longo Período Secundário, uma longa variação na luminosidade aparente de uma estrela que é comum a muitas estrelas variáveis, mas de origem desconhecida. O período de 417 dias seria, portanto, o período fundamental de Betelgeuse. Isso reduz o raio inferido de 1200 raios solares para cerca de 800-900 raios solares, o que é melhor suportado por outras observações de Betelgeuse.
Além disso, existem outras explicações externas para a “grande perda de luminosidade”. Astrobites anteriores (aqui, aqui e aqui, em inglês) cobriram pesquisas que exploram a ideia de que este escurecimento foi causado por uma Ejeção de Massa na Superfície, onde a estrela expele uma grande quantidade de gás de sua superfície. A nuvem de gás então obscureceu Betelgeuse na nossa direção de observação.
Vamos, faça meu milênio!
Então, talvez Betelgeuse se torne uma supernova em algumas décadas. Ou não. Não saberemos até que realmente aconteça.
Mas os pesquisadores continuarão a observar a estrela, melhorar seus modelos e continuar a prever quando ela entrará em colapso. Betelgeuse é tão proeminente em nosso céu, tão perto de nós (mas não se preocupe – não é tão perto a ponto de causar problemas na Terra como alguns meios de comunicação sugerem!) característica em nosso céu que merece um estudo mais aprofundado. Pessoalmente, eu realmente espero que os modelos apresentados neste artigo sejam precisos e eu consiga ver uma supernova na minha vida…
Adaptado do Astrobite: Betelgeuse, Betelgeuse, Betelgeuse: Is it (Supernova)time? escrito por William Lamb.
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