A luz das estrelas e a poeira que ela ilumina podem não ser suficientes para impulsionar os fortes ventos que transportam os elementos básicos da vida por toda a galáxia. Esta é a conclusão de um novo estudo da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, baseado em observações minuciosas da estrela gigante vermelha R Doradus. Os resultados desafiam a explicação de longa data de como os átomos, essenciais à vida, estão distribuídos no espaço.
“Achávamos que tínhamos uma boa ideia de como o processo funciona. Descobrimos que estávamos errados. Para nós, como cientistas, este é o resultado mais emocionante”, diz Theo Khouri, astrônomo de Chalmers e um dos líderes do estudo.
Por que os ventos estelares são importantes para a vida
Compreender como a vida se originou na Terra requer saber como as estrelas distribuem os elementos que tornam possíveis os planetas e a biologia. Durante anos, os astrônomos acreditaram que o vento estelar das estrelas gigantes vermelhas operava quando a luz das estrelas empurrava os grãos de poeira recém-formados. Acredita-se que esses ventos distribuam carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos necessários à vida por toda a galáxia. As novas observações de R Doradus mostram que esta explicação não funciona inteiramente.
As gigantes vermelhas são estrelas mais frias e envelhecidas associadas ao nosso Sol. À medida que se aproximam da fase final das suas vidas, ejetam grandes quantidades de material através de fortes ventos estelares. Este processo enriquece o espaço entre as estrelas com as matérias-primas necessárias para formar futuras estrelas, planetas e, eventualmente, vida. Mesmo assim, a força exacta destes ventos permanece incerta.
Partículas de poeira muito pequenas para serem evitadas
Estudando R Doradus, que fica relativamente próximo da Terra, os astrônomos descobriram que as partículas de poeira ao seu redor são extremamente pequenas. Os grãos não são grandes o suficiente para que a luz das estrelas os empurre para fora com força suficiente para escapar para o espaço interestelar.
Uma equipe de pesquisa da Chalmers University of Technology publicou seus resultados na revista Astronomy & Astrophysics.
“Utilizando os melhores telescópios do mundo, podemos agora fazer observações detalhadas de estrelas gigantes próximas. R Doradus é o nosso alvo favorito – é brilhante, próximo e típico do tipo mais comum de gigante vermelha,” diz Theo Khoury.
Observações e simulações de alta resolução
A equipe observou R Doradus usando o instrumento Sphere montado no Very Large Telescope do ESO. Eles mediram a luz refletida pelos grãos de poeira em uma região aproximadamente do tamanho do nosso sistema solar. Ao estudar a luz polarizada em diferentes comprimentos de onda, os pesquisadores conseguiram determinar o tamanho e a composição dos grãos. A poeira era consistente com tipos familiares de poeira estelar, incluindo silicatos e óxido de alumínio.
Estas observações detalhadas foram combinadas com simulações computacionais avançadas projetadas para simular a interação da luz das estrelas com as partículas de poeira.
“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para ver se estes grãos de poeira conseguem sentir um impulso suficientemente forte da luz das estrelas,” diz Thibaut Schirmer.
Os resultados foram inesperados. Os grãos de poeira ao redor de R Doradus têm normalmente cerca de um décimo de milésimo de milímetro de diâmetro. 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 lá e é iluminada pela estrela”, diz Thibault Schirmer. “Mas simplesmente não fornece energia suficiente para explicar o que estamos vendo.”
Forças alternativas estão em ação
Dado que a poeira causada pela luz das estrelas não pode explicar completamente os ventos de R Doradus, os investigadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. Observações anteriores do ALMA revelaram bolhas enormes subindo e descendo pela superfície da estrela.
“Mesmo que a explicação mais simples não funcione, existem alternativas interessantes a explorar”, diz Wouter Vlemings, 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.”
Leia mais sobre o estudo
O estudo, “Uma visão empírica da atmosfera estendida e do envelope interno da estrela gigante assintótica R Doradus II. Restringindo as propriedades da poeira a partir de simulações de transferência radiativa”, foi publicado na Astronomy & 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 inclui Thibault Schirmer, Thea Khouri, Wuther Vlemings, Gunnar Nyman, Mathias Merker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Bajnordi Arbab, Kirsten K. Knudsen e Susanna Aalto. Todos os coautores trabalham na Chalmers University of Technology, na Suécia, exceto Gunnar Nyman, que trabalha 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 gerido pelo ESO, o Observatório Europeu do Sul. A Suécia é um dos 16 países membros do ESO.
Saiba mais sobre Star R Doradus
R Doradus é uma estrela gigante vermelha localizada a cerca de 180 anos-luz da Terra, na constelação meridional de Dorados, também conhecida como Peixe-Espada. Começou a vida com uma massa semelhante à do Sol, mas está agora a aproximar-se do fim da sua evolução estelar. A estrela é classificada como uma estrela AGB (AGB = ramo gigante assintótico).
As estrelas nesta fase perdem as suas camadas exteriores através de ventos densos compostos de gás e poeira. R Doradus perde cerca de um terço da massa da Terra a cada década, enquanto algumas estrelas semelhantes perdem massa a uma taxa de centenas ou mesmo milhares de vezes. Dentro de alguns bilhões de anos, espera-se que o Sol entre em uma fase semelhante e se torne semelhante a R Doradus.
