Os astrónomos observaram 57 “faces” diferentes de uma estrela distante em explosão, utilizando diferentes moléculas para capturar uma imagem variada da morte estelar e do seu impacto no seu ambiente. A investigação poderá dar-nos uma previsão mais completa do que acontecerá ao Sol daqui a cerca de 5 mil milhões de anos, quando este começar a sua própria agonia e se transformar numa estrela gigante vermelha, consumindo os seus planetas interiores, incluindo a Terra.
As observações foram feitas usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), uma coleção de 66 antenas de rádio no norte do Chile que se unem para compor o maior projeto astronômico existente.
“Com o ALMA, podemos agora ver a atmosfera de uma estrela moribunda com um nível de clareza semelhante ao que fazemos para o Sol, mas através de dezenas de visões moleculares diferentes,” disse o líder da equipa Keiichi Ohnaka, da Universidade Andres Bello (Chile), num comunicado. declaração. “Cada molécula revela uma face diferente do W Hydrae, revelando um ambiente surpreendentemente dinâmico e complexo.
“A combinação dos dados do ALMA e do VLT/SPHERE permite-nos ligar os movimentos dos gases, a química molecular e a formação de poeira quase em tempo real — algo que tem sido difícil até agora.”
Moléculas diferentes contam uma história diferente sobre estrelas moribundas
Foi a sensibilidade excecional do ALMA, que é capaz de captar o equivalente a tirar uma fotografia de um grão de arroz a uma distância de 10 quilómetros de distância, que permitiu à equipa observar estruturas em movimento dentro da gigante vermelha e da sua atmosfera. Estes incluíam “aglomerados, arcos e plumas”, que variavam dependendo da molécula estudada. As diferentes moléculas oferecem imagens únicas de W Hydrae porque as linhas espectrais observadas pelo ALMA, as “impressões digitais” ópticas de diferentes produtos químicos, formam-se sob diferentes condições.
Quando vista nestas diferentes linhas espectrais, a gigante vermelha inchou muitas vezes o seu tamanho original. Na verdade, se fosse colocado onde o Sol se encontra no sistema solar, as suas camadas exteriores engoliriam os planetas até à órbita de Marte. Estas regiões expandidas aparecem como nuvens esculpidas por choques, pulsações e transferência de calor da estrela central.
As observações do ALMA mostraram uma variação no movimento do gás em torno de W Hydrae, com o gás mais próximo do coração da gigante vermelha a deslocar-se para fora a velocidades de cerca de 22.400 milhas por hora (36.000 km/h), enquanto o gás nas camadas superiores cai para dentro a uma velocidade de cerca de 29.000 milhas por hora (46.000 km/h). Isto cria um padrão de fluxo em camadas em constante mudança, que corresponde à modelagem 3D de como as células convectivas e os choques impulsionados por pulsações moldam a atmosfera das gigantes vermelhas.
Um dos elementos mais notáveis das descobertas da equipa foi a revelação das moléculas observadas e da poeira recém-nascida, que surgiu quando as descobertas do ALMA foram comparadas com os dados recolhidos pelo instrumento SPHERE do VLT. O facto de os dois conjuntos de observações terem sido feitos com apenas nove dias de intervalo permitiu à equipa associar a química dos gases à formação de poeira em tempo real. A equipe descobriu que moléculas como o monóxido de silício, o vapor de água e o monóxido de alumínio aparecem exatamente onde as nuvens de poeira aglomeradas foram vistas nos dados do VLT. Isso indica que estes produtos químicos estão diretamente envolvidos na formação de grãos de poeira.
Eles também descobriram que outras moléculas, como monóxido de enxofre, dióxido de enxofre, óxido de titânio e possivelmente dióxido de titânio, se sobrepõem à poeira em algumas regiões ao redor de W Hydrae e podem, portanto, contribuir para a formação de poeira através da química impulsionada pelo choque. Por outro lado, descobriu-se que moléculas como o cianeto de hidrogénio se formam perto da estrela, mas não parecem participar diretamente na formação de poeira.
À medida que estrelas moribundas como W Hydrae perdem as suas camadas exteriores, enriquecem o seu ambiente cósmico, ou o meio interestelar, com moléculas que se tornam os blocos de construção de novas estrelas e planetas. Esta investigação e as observações da formação de poeira e dos fluxos de saída de uma gigante vermelha podem ajudar a compreender melhor como as estrelas AGB perdem massa, um dos problemas não resolvidos mais antigos da astrofísica estelar.
“A perda de massa em estrelas AGB é um dos maiores desafios não resolvidos na astrofísica estelar”, disse Ka Tat Wong, membro da equipe, da Universidade de Uppsala. “Com o ALMA, podemos agora observar diretamente as regiões onde este fluxo começa, onde os choques, a química e a formação de poeira interagem. O W Hydrae dá-nos uma rara oportunidade de testar e refinar os nossos modelos com dados reais e espacialmente resolvidos.”
W Hydrae também pode atuar como uma bola de cristal científica, fornecendo uma prévia do destino do Sol e de como nossa estrela enriquecerá nosso quintal cósmico com o material necessário para novas estrelas, planetas e até mesmo a própria vida.
A pesquisa da equipe foi publicada em 2 de dezembro na revista Astronomia e Astrofísica.
