Usando moléculas diferentes, os astrónomos observaram 57 “faces” diferentes de uma estrela distante em explosão para capturar uma imagem diferente da morte estelar e do seu impacto no seu ambiente. A investigação poderá dar-nos uma previsão completa do que acontecerá ao Sol daqui a cerca de 5 mil milhões de anos, quando este começar a sua própria morte e se transformar numa estrela gigante vermelha, consumindo os seus planetas interiores, incluindo a Terra.
As observações foram feitas usando o grande arranjo milimétrico/submilimétrico do Atacama (Alma), uma coleção de 66 antenas de rádio no norte do Chile, compreende o maior programa astronômico existente.
“Com o ALMA, podemos agora ver a atmosfera de uma estrela moribunda da mesma forma que fazemos para o Sol, mas através de dezenas de cenários moleculares diferentes,” disse o líder da equipa Keiichi Onaka, da Universidade Andres Bello (Chile). Relatório. “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 relacionar 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 histórias diferentes sobre estrelas moribundas
A sensibilidade excepcional do ALMA, equivalente à captura da imagem de um grão de arroz a uma distância de 10 quilómetros, permitiu à equipa observar mudanças nas estruturas da gigante vermelha e da sua atmosfera. Estes incluem “aglomerados, curvas e plumas”, que variam dependendo da molécula estudada. Diferentes moléculas proporcionam imagens únicas de W Hydrae porque as linhas espectrais observadas pelo ALMA, as “impressões digitais” ópticas de diferentes produtos químicos, são formadas sob diferentes condições.
Vista nestas diferentes linhas espectrais, a gigante vermelha aumentou 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 estendidas 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 perto do coração da gigante vermelha caindo em cascata para fora a 22.400 milhas por hora (36.000 km/h), enquanto o gás nas camadas superiores cai para dentro a 29.000 km/h a 29.000 km/h. Isto cria um padrão de fluxo estratosférico em constante mudança que se ajusta a um modelo 3D de como as células de convecção e os choques impulsionados por pulsações moldam as atmosferas das gigantes vermelhas.
Um dos elementos mais surpreendentes das descobertas da equipa é a exposição das moléculas observadas e da poeira recém-nascida, revelada pela comparação das descobertas do ALMA 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 espessas nuvens de poeira são vistas nos dados do VLT. Isto indica que estes produtos químicos estão diretamente envolvidos na formação de grãos de poeira.
Eles também descobriram que outras moléculas, como o monóxido de enxofre, o dióxido de enxofre, o óxido de titânio e o dióxido de titânio, se sobrepõem à poeira em algumas regiões ao redor da W Hydra e podem, portanto, contribuir para a formação de poeira através da química impulsionada pelo choque. Por outro lado, moléculas como o cianeto de hidrogénio formam-se perto da estrela, mas não participam diretamente na formação de poeira.
À medida que estrelas moribundas como W Hydrae perdem as suas camadas exteriores, enriquecem o seu ambiente cósmico, ou meio interestelar, com moléculas que se tornam os blocos de construção de novas estrelas e planetas. Esta investigação e observações da formação de poeira e dos fluxos de saída das gigantes vermelhas irão ajudar-nos a compreender melhor como as estrelas AGB perdem massa, um dos problemas não resolvidos de longa data na astrofísica estelar.
“A perda de massa em estrelas AGB é um dos maiores desafios não resolvidos na astrofísica estelar,” disse Ga Tat Wong, membro da equipa, da Universidade de Uppsala. “Com o ALMA, podemos agora observar diretamente as regiões onde estes fluxos começam, onde os choques, a química e a formação de poeira interagem. O W Hydrae proporciona uma rara oportunidade para testar e refinar os nossos modelos com dados reais e espacialmente resolvidos.”
W Hydrae também pode servir como uma bola de cristal científica, fornecendo uma prévia do destino do Sol e de como a nossa estrela enriquecerá o nosso armazém cósmico com novas estrelas, planetas e os materiais necessários à vida.
A pesquisa da equipe foi publicada em 2 de dezembro na revista Astronomia e Astrofísica.
