Os astrónomos usaram moléculas diferentes para observar 57 “faces” diferentes de uma estrela distante em explosão para capturar diferentes imagens da morte da estrela e do seu impacto no seu ambiente. A investigação poderá permitir-nos prever de forma mais completa o que acontecerá ao Sol dentro de cerca de 5 mil milhões de anos, quando começar a sua agonia e se expandir numa gigante vermelha, engolindo os planetas interiores, incluindo a Terra.
As observações foram feitas usando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), um conjunto de 66 antenas de rádio localizadas no norte do Chile, formando o maior projeto astronômico existente.
“Com o ALMA, podemos agora ver a atmosfera de uma estrela moribunda tão claramente como olhamos para o Sol, mas através de dezenas de diferentes visões moleculares”, disse num relatório o líder da equipa Keiichi Ohnaka, da Universidade Andres Bello, no Chile. declaração. “Cada molécula revela uma face diferente do W Hydrae, revelando ambientes surpreendentemente dinâmicos e complexos.
“A combinação dos dados do ALMA e do VLT/SPHERE permite-nos relacionar o movimento do gás, a química molecular e a formação de poeira quase em tempo real – algo que já foi difícil antes.”
Moléculas diferentes contam histórias diferentes sobre estrelas moribundas
A extraordinária sensibilidade do ALMA permitiu-lhe capturar o equivalente a tirar uma fotografia de um grão de arroz a 10 quilómetros de distância, permitindo à equipa observar a mudança na estrutura da estrela gigante vermelha e da sua atmosfera. Estes incluem “aglomerados, arcos e plumas”, que variam dependendo da molécula que está sendo estudada. Diferentes moléculas fornecem imagens únicas de W Hydrae porque as linhas espectrais observadas pelo ALMA (as “impressões digitais” ópticas de diferentes produtos químicos) se formam sob diferentes condições.
Quando vista nestas diferentes linhas espectrais, a estrela gigante vermelha expande-se muitas vezes o seu tamanho original. Na verdade, se estivesse localizado onde o Sol está no sistema solar, suas camadas externas engoliriam todos os planetas até a órbita de Marte. Estas regiões estendidas parecem nuvens e foram esculpidas pelos choques, pulsações e transferência de calor da estrela central.
As observações do ALMA mostram mudanças no movimento do gás em torno de W Hydrae, com o gás próximo do centro da gigante vermelha movendo-se para fora a cerca de 22.400 mph (36.000 km/h), enquanto o gás de níveis superiores está caindo para dentro a cerca de 29.000 mph (46.000 km/h). Isto cria um padrão de fluxo em camadas em constante mudança que corresponde aos modelos 3D de como as células de convecção e as ondas de choque impulsionadas por pulsações moldam a atmosfera da gigante vermelha.
Um dos elementos mais marcantes da descoberta da equipa foi a revelação das moléculas e da poeira nascente observadas, que surgiram quando as descobertas do ALMA foram comparadas com os dados recolhidos pelo instrumento VLT SPHERE. Na verdade, os dois conjuntos de observações tiveram um intervalo de apenas nove dias, permitindo 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 estão as nuvens de poeira irregulares vistas nos dados do VLT. Isto sugere que estes produtos químicos estão diretamente envolvidos na formação de partículas de poeira.
Eles também descobriram que outras moléculas, como o monóxido de enxofre, o dióxido de enxofre, o óxido de titânio e possivelmente o dióxido de titânio, sobrepõem-se à poeira em certas áreas ao redor do W Hydrae e, portanto, podem contribuir para a formação de poeira através de reações químicas provocadas pelo impacto. Por outro lado, moléculas como o cianeto de hidrogénio são encontradas formando-se perto de estrelas, mas não parecem estar diretamente envolvidas na formação de poeira.
Quando 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. Este estudo, juntamente com observações da formação e saída de poeira gigante vermelha, pode ajudar a compreender melhor como as estrelas AGB perdem massa, uma das questões de longa data na astrofísica estelar.
“A perda de massa em estrelas AGB é um dos maiores desafios não resolvidos na astrofísica estelar,” disse Ka Tat Wong, membro da equipa, da Universidade de Uppsala. “Com o ALMA, podemos agora observar diretamente a região onde começam os fluxos, onde os choques, as reações químicas e a formação de poeira interagem. O W Hydrae proporciona-nos uma rara oportunidade de testar e refinar os nossos modelos com dados reais resolvidos espacialmente.”
W Hydrae também pode servir como uma bola de cristal científica, fornecendo uma prévia do destino do Sol e de como nossa estrela enriquecerá nosso quintal cósmico com materiais necessários para novas estrelas, planetas e até mesmo para a própria vida.
Os resultados da pesquisa da equipe foram publicados na revista em 2 de dezembro. Astronomia e Astrofísica.
