Bolhas gigantes na superfície de estrela gigante vermelha

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, astrônomos observaram diretamente pela primeira vez padrões de granulação na superfície de uma estrela fora do Sistema Solar — a gigante vermelha π1 Gruis. Esta nova imagem obtida com o instrumento PIONIER revela as células convectivas que constituem a superfície desta enorme estrela — com um diâmetro 350 vezes maior que o do Sol. Cada célula cobre mais de um quarto do diâmetro da estrela e tem cerca de 120 milhões de km de comprimento. Estes novos resultados foram publicados esta semana na revista Nature.

Situada a 530 anos-luz de distância da Terra na constelação do Grou, π1 Gruis é uma estrela gigante vermelha fria. Possui cerca da mesma massa do Sol, mas é 350 vezes maior e várias milhares de vezes mais brilhante. O nosso Sol irá também aumentar de tamanho, tornando-se uma gigante vermelha semelhante a esta, daqui a cerca de 5 bilhões de anos.

Uma equipe internacional de astrônomos liderada por Claudia Paladini (ESO) usou o instrumento PIONIER montado no Very Large Telescope do ESO para observar π1 Gruis com o maior detalhe conseguido até agora. A equipe descobriu que a superfície desta gigante vermelha tem apenas algumas células convectivas, ou grânulos, cada um com cerca de 120 milhões de km de dimensão — cerca de um quarto do diâmetro da estrela.  Para comparação, apenas um destes grânulos estenderia-se desde o Sol até depois da órbita de Vênus. As superfícies — chamadas fotosferas — de muitas estrelas gigantes encontram-se obscurecidas por poeira, o que dificulta as observações. No entanto, no caso da π1 Gruis, e apesar de haver poeira longe da estrela, este efeito não é significativo nas novas observações infravermelhas.

Quando π1 Gruis gastou todo o hidrogênio que tinha para queimar, há muito tempo atrás, esta estrela anciã terminou a primeira fase da sua fusão nuclear. A estrela diminuiu de tamanho quando ficou sem energia, o que fez com que aquecesse a uma temperatura de mais de 100 milhões de graus. Estas temperaturas extremas deram origem à próxima fase da estrela, que começou então a queimar hélio, transformando-o em átomos mais pesados como o carbono e o oxigênio. O núcleo intensamente quente expeliu as camadas mais externas da estrela, fazendo com que esta aumentasse o seu tamanho em centenas de vezes relativamente ao tamanho original. A estrela que vemos hoje é uma gigante vermelha variável. Até agora, a superfície de uma destas estrelas nunca tinha sido observada com tanto detalhe.

Em termos de comparação, a fotosfera do Sol contém cerca de 2 milhões de células convectivas, com diâmetros típicos de apenas 2000 km. A enorme diferença nas células convectivas destas duas estrelas pode ser explicada em parte pelas suas gravidades de superfície variáveis. π1 Gruis tem apenas 1,5 vezes a massa do Sol mas é muito maior, o que resulta numa gravidade de superfície muito menor e em apenas alguns grânulos extremamente grandes. 

Enquanto estrelas com massas maiores que 8 massas solares terminam as suas vidas em explosões de supernova, as estrelas com menos massa, como esta, expelem gradualmente as suas camadas exteriores, dando origem a bonitas nebulosas planetárias. Estudos anteriores de π1 Gruis tinham revelado uma concha de material a 0,9 anos-luz de distância da estrela central, que se pensa ter sido ejetada há cerca de 20 000 anos atrás. Este período relativamente curto da vida de uma estrela dura apenas algumas dezenas de milhares de anos — comparado com a vida total de cerca de vários bilhões — e por isso estas observações mostram um novo método para investigar esta fase efêmera das gigantes vermelhas.

Fonte: ESO