O parceiro secreto de Betelgeuse, Betelbuddy, pode mudar as previsões de supernovas

Cientistas estão repensando o momento da supernova de Betelgeuse, já que novas pesquisas sugerem que a estrela pode ter uma companheira escondida, conhecida como Betelbuddy. Essa companheira pode ser responsável pelos padrões incomuns de brilho e escurecimento de Betelgeuse.

Representação gráfica de Betelgeuse e Betelbuddy. Crédito: Lucy Reading-Ikkanda/Simons Foundation 

A descoberta abre novas possibilidades, incluindo a ideia de que Betelbuddy pode ser uma estrela jovem ou até mesmo algo mais exótico, como uma estrela de nêutrons . Pesquisadores estão trabalhando para confirmar a existência de Betelbuddy, o que pode mudar drasticamente o que sabemos sobre Betelgeuse e sua eventual explosão.

Betelgeuse e Betelbuddy

O momento em que a estrela Betelgeuse explodirá em uma supernova tem sido um tópico de debate entre cientistas, em grande parte baseado em seu padrão de brilho e escurecimento.

No entanto, uma nova pesquisa, incluindo contribuições de um professor da Universidade de Wyoming, sugere que essa luz estelar pulsante pode ser influenciada por uma estrela companheira, apelidada de “Betelbuddy”.

“Este artigo propõe uma companheira — uma estrela ou um objeto estelar — para Betelgeuse, o que significa que Betelgeuse é um sistema binário. Chamamos isso de alfa Orionis B (Betelgeuse é propriamente conhecida como Alpha Orionis), ou 'BetelBuddy' coloquialmente”, diz Meridith Joyce, professora assistente no Departamento de Física e Astronomia da UW. “A companheira nunca foi detectada observacionalmente, mas sabemos, pelo comportamento pulsacional de Betelgeuse, que ela deve existir.

“Com base em restrições orbitais, a companheira deve estar abaixo de uma certa massa, que dizemos ser cerca de duas vezes a massa do sol”, ela continua. “Com base em argumentos estatísticos, é mais provável que essa companheira seja uma estrela jovem semelhante ao sol, mas é possível que a companheira seja algo mais exótico, como uma estrela de nêutrons. Se fosse uma estrela de nêutrons, essa descoberta seria enorme.”

Joyce é coautora de um artigo intitulado “A Buddy For Betelgeuse: Binarity As the Origin of the Long Secondary Periods in An Orionis” que foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal , um periódico de acesso aberto dedicado a desenvolvimentos, descobertas e teorias recentes em astronomia e astrofísica. O artigo deve ser publicado no periódico perto do final de novembro.

O Impacto de Betelbuddy no Brilho de Betelgeuse

Betelgeuse é uma estrela gigante vermelha que tem cerca de 100.000 vezes o brilho do sol e mais de 400 milhões de vezes o volume do sol. A estrela está se aproximando do fim de sua vida útil. Quando Betelgeuse morrer, a explosão resultante será brilhante o suficiente para ser vista durante o dia por semanas, de acordo com o artigo. 

A pesquisa descobriu que Betelbuddy age como um limpa-neve ao orbitar Betelgeuse, empurrando a poeira que bloqueia a luz para fora do caminho e temporariamente fazendo com que Betelgeuse — a décima estrela mais brilhante no céu noturno — pareça mais brilhante.

“Há um grande interesse em sistemas estelares nos quais um ou mais componentes são massivos, porque esses sistemas são possíveis progenitores de eventos exóticos ou de alta energia”, diz Joyce. “Betelgeuse é uma estrela massiva — cerca de 16 vezes a massa do sol — e, embora pensemos que é mais provável que a companheira seja uma estrela jovem 'regular', é possível que a companheira seja uma estrela de nêutrons.

“Betelgeuse é massiva o suficiente para sofrer uma explosão de supernova e, quando isso acontecer, deixará para trás uma estrela de nêutrons, o que é mais provável, ou um buraco negro , o que é menos provável nessa massa”, ela continua. “O que restaria então seria um sistema binário estrela de nêutrons-estrela de nêutrons, cujas fusões geram ondas gravitacionais .”

O Desafio da Previsão de Supernovas

Os astrônomos podem prever quando Betelgeuse morrerá verificando efetivamente seu pulso. É uma estrela variável, o que significa que fica mais brilhante e mais fraca, pulsando muito como um batimento cardíaco. No caso de Betelgeuse, há dois batimentos cardíacos: um que pulsa em uma escala de tempo um pouco maior que um ano, e um que pulsa em uma escala de tempo de cerca de seis anos.

Essas pulsações são consideradas importantes porque são o que os cientistas usam para determinar quando Betelgeuse se tornará uma supernova. Uma dessas pulsações é o modo fundamental de Betelgeuse, ou seu padrão de brilho e escurecimento intrínseco à própria estrela. Se o modo fundamental da estrela for sua pulsação de longa escala, então Betelgeuse pode estar pronta para explodir mais cedo do que o esperado.

No entanto, se seu modo fundamental é seu batimento cardíaco de curta escala, como vários estudos sugerem, então seu batimento cardíaco mais longo é um fenômeno chamado período secundário longo (LSP). Esse aumento e diminuição de brilho mais longos são causados ​​por algo externo à estrela.

Hipóteses alternativas e o caso da binariedade

Os cientistas ainda não têm uma resposta definitiva sobre o que exatamente causa os LSPs, mas uma teoria importante é que eles surgem quando uma estrela tem uma companheira que a circunda e atravessa a poeira cósmica que é produzida e expelida pela estrela. A poeira deslocada altera a quantidade de luz estelar que chega à Terra, mudando o brilho aparente da estrela. 

“Tendo demonstrado que esse longo período, conhecido como LSP, é impulsionado por algo diferente de variações de pressão nas camadas externas de Betelgeuse, a pergunta surge naturalmente: 'Então o que impulsiona o LSP?'”, diz Joyce.

O futuro da pesquisa observacional sobre Betelbuddy

Durante o estudo, Joyce realizou a maior parte da análise sobre hipóteses alternativas para o sinal LSP. Ela investigou convecção, modos estranhos, modos gravitacionais, magnetismo, rotação e identificação errônea de LSP versus modo fundamental como possíveis explicações para o período de 5,5 anos ou 2.100 dias de Betelgeuse. Cada uma dessas teorias tinha pelo menos uma falha fundamental que a impedia de ser uma explicação viável para o LSP, deixando a binariedade como a única possibilidade, diz Joyce.

“Nada mais fez sentido”, diz Goldberg. “Basicamente, se não há Betelbuddy, então isso significa que há algo muito mais estranho acontecendo; algo impossível de explicar com a física atual.”

“Sem cada um de nós considerando esse problema de ângulos muito diferentes — László como um especialista em observações baseadas no espaço e análise de dados; Jared como alguém que estuda e simula estrelas massivas; e eu como um modelador 1D — o trabalho não teria sido possível”, diz Joyce. “Quero agradecer ao Flatiron Center for Computational Astrophysics, em particular, por criar um ambiente no qual reunir uma gama tão diversa de cientistas é possível.”

A equipe de pesquisa tentará tirar fotos do Betelbuddy com telescópios por volta de 6 de dezembro, quando haverá uma potencial janela de visibilidade.

“Precisamos confirmar que Betelbuddy realmente existe, já que nosso resultado é baseado em inferência, não em detecção direta”, diz Molnár. “Então, estamos trabalhando em propostas de observação agora.”

Fonte: scitechdaily.com