A luz da estrela e a poeira que ela ilumina podem não ser suficientes para impulsionar ventos fortes que transportam os ingredientes para a vida por toda a galáxia. Esta é a conclusão de um novo estudo da Universidade de Tecnologia Chalmers da Suécia, baseado em observações minuciosas da estrela gigante vermelha R Doradus. As descobertas desafiam explicações de longa data sobre como os átomos vitais para a vida se espalham pelo espaço.
“Achávamos que tínhamos uma boa ideia de como o processo funciona. Acontece que estávamos errados. Para nós, como cientistas, este é o resultado mais emocionante”, disse Theo Khoury, astrônomo da Chalmers e co-líder do estudo.
Por que o vento estelar é importante para a vida?
Compreender como a vida começou na Terra requer saber como as estrelas distribuem os elementos que tornam possíveis os planetas e a biologia. Durante anos, os astrônomos acreditaram que os ventos estelares das estrelas gigantes vermelhas são impulsionados quando a luz das estrelas colide com a poeira recém-formada. Acredita-se que esses ventos espalhem carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos essenciais à vida por toda a galáxia. E as novas observações de Doradas sugerem que esta explicação não funciona muito bem.
As estrelas gigantes vermelhas são estrelas mais frias e envelhecidas associadas ao nosso Sol. Ao chegarem ao fim de suas vidas, eles liberam grandes quantidades de material através do poderoso vento estelar. Este processo enriquece o espaço interestelar com as matérias-primas necessárias para formar futuras estrelas, planetas e, em última análise, vida. No entanto, a força exacta por detrás destes ventos permanece incerta.
Os grãos de poeira são pequenos demais para escapar
E ao estudar Dorados, que fica relativamente perto da Terra, os astrónomos descobriram que a poeira circundante é extremamente pequena. Os grãos não são grandes o suficiente para que a luz das estrelas os empurre para fora com energia suficiente para escapar para o espaço interestelar.
A equipe de pesquisa, baseada na Chalmers University of Technology, publicou suas descobertas na revista Astronomy and Astrophysics.
“Utilizando os melhores telescópios do mundo, podemos agora fazer observações detalhadas das estrelas gigantes mais próximas. E Doradus é um dos nossos alvos favoritos – é brilhante, próximo e tão comum como o tipo mais comum de gigante vermelha,” disse Theo Khoury.
Observações e simulações de alta resolução
A equipe observou R. Doradus usando o instrumento esférico montado no Very Large Telescope do ESO. Eles mediram a luz refletida pela poeira em uma região do tamanho do nosso sistema solar. Ao estudar a luz polarizada em diferentes comprimentos de onda, os pesquisadores conseguiram determinar o tamanho e a estrutura dos grãos. A poeira corresponde a tipos conhecidos de poeira estelar, incluindo silicatos e alumina.
Estas observações detalhadas foram combinadas com simulações computacionais avançadas projetadas para modelar como a luz das estrelas interage com as partículas de poeira.
“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para verificar se estas partículas de poeira poderiam sofrer um choque suficientemente forte proveniente da luz das estrelas”, diz Thibaut Schirmer.
Os resultados foram inesperados. E as partículas de poeira ao redor de Doradus têm normalmente apenas dez milésimos de milímetro. Este tamanho é muito pequeno para que apenas a luz das estrelas empurre o material para fora e conduza o vento estelar para o espaço.
“A poeira está definitivamente presente e é iluminada por estrelas”, diz Thiebault Schirmer. “Mas simplesmente não fornece energia suficiente para explicar o que vemos.”
Forças alternativas em ação
Dado que a poeira impulsionada pela luz das estrelas já não consegue explicar completamente o vento de Dorados, os investigadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. Observações anteriores utilizando o telescópio ALMA mostraram bolhas gigantes subindo e descendo na superfície da estrela.
“Mesmo que a explicação mais simples não funcione, existem opções interessantes a explorar”, disse Wouter Willemings, professor da Chalmers e co-autor do estudo. “Bolhas convectivas gigantes, pulsações estelares ou episódios dramáticos de formação de poeira podem ajudar a explicar como estes ventos são desencadeados.”
Mais sobre pesquisa
“Uma visão empírica da atmosfera estendida e do envelope interno da estrela gigante assintótica R Doradus II. Restringindo as propriedades das partículas de poeira com modelagem de transferência radiativa”, foi publicado em Astronomy and Astrophysics.
O trabalho faz parte do projeto interdisciplinar “Origem e destino da poeira em nosso universo”, financiado pela Fundação Knut e Alice Wallenberg. O projeto é uma colaboração entre a Chalmers University of Technology e a Universidade de Gotemburgo.
A equipe de pesquisa era composta por Thibaut Schirmer, Theo Khoury, Wouter Vlemings, Gunnar Nyman, Matthias Meyerker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Boznordi Arbab, Kirsten K. Inclui Knudsen e Suzanne Aalto. Todos os coautores estão baseados na Chalmers University of Technology, na Suécia, exceto Gunnar Nyman, que está na Universidade de Gotemburgo.
A equipe usou o instrumento Sphere (Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research) no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal, no Chile. O VLT é operado pelo ESO, o Observatório Europeu do Sul. A Suécia é um dos 16 estados membros do ESO.
Mais sobre Star e Dorados
E Doradus é uma estrela gigante vermelha a cerca de 180 anos-luz da Terra, na constelação meridional de Dorado, também conhecida como Peixe-Espada. Começou a sua vida com uma massa semelhante à do Sol, mas está agora no final da sua evolução estelar. A estrela é classificada como uma estrela AGB (AGB = Ramo Gigante Assintótico).
Nesta fase, perdem a sua camada exterior através do ar denso composto de gás e poeira. E Doradus perde cerca de um terço da massa da Terra a cada década, enquanto algumas estrelas semelhantes perdem massa a uma taxa centenas ou mesmo milhares de vezes maior. Daqui a alguns bilhões de anos, espera-se que o Sol entre na mesma fase e se torne como Dorados.
