Gemini North descobre a companheira estelar de Betelgeuse há muito prevista

Telescópio Gemini North no Havaí revela companheira nunca antes vista de Betelgeuse, resolvendo mistério milenar

Betelgeuse e sua companheira estelar Crédito: Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/ Processamento de Imagens AURA: M. Zamani (NSF NOIRLab)

Astrônomos descobriram uma estrela companheira em uma órbita incrivelmente estreita ao redor de Betelgeuse usando o instrumento "Alopeke", financiado pela NASA e pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA, localizado em Gemini Norte, metade do Observatório Internacional Gemini, parcialmente financiado pela NSF e operado pelo NSF NOIRLab. Esta descoberta responde ao antigo mistério da variação de brilho da estrela e fornece insights sobre os mecanismos físicos por trás de outras supergigantes vermelhas variáveis.

Betelgeuse é uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno e a supergigante vermelha mais próxima da Terra. Ela tem um volume enorme, abrangendo um raio de cerca de 700 vezes o do Sol. Apesar de ter apenas dez milhões de anos, o que é considerado jovem pelos padrões astronômicos, está no final de sua vida. Localizada no ombro da constelação de Órion , as pessoas observam Betelgeuse a olho nu há milênios , notando que a estrela muda de brilho ao longo do tempo. Os astrônomos estabeleceram que Betelgeuse tem um período principal de variabilidade de cerca de 400 dias e um período secundário mais extenso de cerca de seis anos.

Em 2019 e 2020, houve uma queda acentuada no brilho de Betelgeuse — um evento conhecido como "Grande Escurecimento". O evento levou alguns a acreditar que a morte de uma supernova estava se aproximando rapidamente, mas os cientistas conseguiram determinar que o escurecimento foi, na verdade, causado por uma grande nuvem de poeira ejetada de Betelgeuse.

O mistério do Grande Escurecimento foi resolvido, mas o evento reacendeu o interesse no estudo de Betelgeuse, o que levou a novas análises de dados arquivados sobre a estrela. Uma análise levou os cientistas a propor que a causa da variabilidade de seis anos de Betelgeuse é a presença de uma estrela companheira [1] . Mas quando o Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raios X Chandra procuraram por essa companheira, nenhuma detecção foi feita.

A estrela companheira foi detectada pela primeira vez por uma equipe de astrofísicos liderada por Steve Howell, pesquisador sênior do Centro de Pesquisa Ames da NASA e principal autor do artigo que relata a descoberta. Eles observaram Betelgeuse usando um imageador speckle chamado "Alopeke" .

"Alopeke", que significa "raposa" em havaiano, é financiado pelo Programa de Pesquisa Observacional de Exoplanetas NASA-NSF (NN-EXPLORE) e está instalado no telescópio Gemini Norte , uma das metades do Observatório Internacional Gemini , financiado em parte pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA e operado pelo NSF NOIRLab. 

A imagem speckle é uma técnica de imagem astronômica que utiliza tempos de exposição muito curtos para congelar as distorções nas imagens causadas pela atmosfera terrestre. Essa técnica permite alta resolução, que, combinada com o poder de coleta de luz do espelho de 8,1 metros da Gemini North, permitiu a detecção direta da tênue companheira de Betelgeuse.

A análise da luz da estrela companheira permitiu a Howell e sua equipe determinar suas características. Descobriram que ela é seis magnitudes mais fraca que Betelgeuse na faixa de comprimento de onda óptico, tem uma massa estimada em cerca de 1,5 vez a do Sol e parece ser uma estrela de pré-sequência principal do tipo A ou B — uma estrela quente, jovem, branco-azulada, que ainda não iniciou a queima de hidrogênio em seu núcleo.

A companheira está a uma distância relativamente próxima da superfície de Betelgeuse — cerca de quatro vezes a distância entre a Terra e o Sol. Esta descoberta marca a primeira vez que uma companheira estelar próxima foi detectada orbitando uma estrela supergigante. Ainda mais impressionante — a companheira orbita bem dentro da atmosfera externa estendida de Betelgeuse, comprovando a incrível capacidade de resolução de 'Alopeke.

“A capacidade do Gemini North de obter altas resoluções angulares e contrastes nítidos permitiu que a companheira de Betelgeuse fosse detectada diretamente”, diz Howell. Além disso, ele explica que o Alopeke fez o que nenhum outro telescópio havia feito antes: “Os artigos que previram a companheira de Betelgeuse acreditavam que ninguém provavelmente jamais seria capaz de fotografá-la.”

Esta descoberta fornece uma imagem mais clara da vida e da futura morte desta supergigante vermelha. Betelgeuse e sua estrela companheira provavelmente nasceram ao mesmo tempo. No entanto, a estrela companheira terá uma vida útil mais curta, pois fortes forças de maré a farão espiralar em direção a Betelgeuse e morrer, o que os cientistas estimam que ocorrerá nos próximos 10.000 anos.

A descoberta também ajuda a explicar por que estrelas supergigantes vermelhas semelhantes podem sofrer mudanças periódicas em seu brilho ao longo de muitos anos. Howell compartilha sua esperança por mais estudos nessa área: "Esta detecção estava no extremo do que pode ser alcançado com Gemini em termos de imagens de alta resolução angular, e funcionou. Isso agora abre caminho para outras atividades observacionais de natureza semelhante."

Martin Still, diretor do programa da NSF para o Observatório Internacional Gemini, acrescenta: “Os recursos de speckle fornecidos pelo Observatório Internacional Gemini continuam sendo uma ferramenta espetacular, aberta a todos os astrônomos para uma ampla gama de aplicações astronômicas. Encontrar a solução para o problema de Betelgeuse, que persiste há centenas de anos, será uma conquista marcante e evocativa.” 

Outra oportunidade para estudar a companheira estelar de Betelgeuse ocorrerá em novembro de 2027, quando ela retornará à sua maior distância de Betelgeuse e, portanto, será mais fácil de detectar. Howell e sua equipe aguardam ansiosamente observações de Betelgeuse antes e durante este evento para melhor delimitar a natureza da companheira.

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