A luz da estrela e a poeira que ela ilumina podem não ser suficientes para impulsionar os ventos poderosos que transportam os blocos de construção da vida por toda a galáxia. Esta é a conclusão de um novo estudo da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, baseado em observações minuciosas da estrela gigante vermelha R Doradus. As descobertas desafiam explicações de longa data sobre como os átomos que são cruciais para a vida viajam através do espaço.
“Pensávamos que sabíamos exactamente como funcionava este processo. Acontece que estávamos errados. Para nós, cientistas, este é o resultado mais emocionante”, disse Theo Khouri, astrónomo da Universidade de Tecnologia de Chalmers e co-líder do estudo.
Por que os ventos estelares são importantes para a vida
Compreender as origens da vida na Terra requer compreender como as estrelas distribuem os elementos que tornam os planetas e a vida possíveis. Durante anos, os astrônomos acreditaram que os ventos estelares das estrelas gigantes vermelhas são alimentados quando a luz das estrelas empurra os grãos de poeira recém-formados. Acredita-se que esses ventos espalhem carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos necessários à vida por toda a galáxia. Novas observações de R Doradus sugerem que esta explicação não é inteiramente válida.
As gigantes vermelhas são estrelas mais antigas e mais frias, relacionadas com o Sol. À medida que se aproximam da fase final das suas vidas, libertam grandes quantidades de material através de fortes ventos estelares. Este processo enriquece o espaço entre as estrelas, fornecendo as matérias-primas necessárias para formar futuras estrelas, planetas e, em última análise, vida. Mesmo assim, a força exacta por detrás destes ventos permanece incerta.
As partículas de poeira são muito pequenas para escapar
Ao estudar R Doradus, que está relativamente perto da Terra, os astrónomos descobriram que as partículas de poeira circundantes são extremamente pequenas. Estas partículas não são grandes o suficiente para que a luz das estrelas as empurre para fora com força suficiente para escapar para o espaço interestelar.
A 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 das estrelas gigantes mais próximas. R Doradus é o nosso alvo favorito – é brilhante, próximo e típico do tipo de gigante vermelha mais comum,” disse Theo Curry.
Observações e simulações de alta resolução
A equipe observou R Doradus usando o Instrumento Esférico do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul. Eles mediram a luz refletida pelos grãos de poeira em uma área do tamanho do sistema solar. Ao estudar diferentes comprimentos de onda da luz polarizada, os pesquisadores conseguiram determinar o tamanho e a composição das partículas. A poeira corresponde a tipos familiares de poeira estelar, incluindo silicatos e óxido de alumínio.
Estas observações detalhadas foram combinadas com simulações computacionais avançadas projetadas para modelar como a luz das estrelas interage com as partículas de poeira.
“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para ver se estes grãos de poeira sentem um impulso suficientemente forte da luz da estrela,” disse Thibaut Schimmer.
Os resultados foram inesperados. As partículas de poeira que cercam R Doradus têm normalmente apenas cerca de um décimo de milímetro de diâmetro. Este tamanho é muito pequeno para que apenas a luz das estrelas empurre o material para fora e sopre ventos estelares para o espaço.
“A poeira está certamente presente e é iluminada pela estrela”, disse Thibaut Schimmer. “Mas simplesmente não fornece energia suficiente para explicar o que vemos.”
Forças alternativas em ação
Como a poeira gerada pela luz das estrelas não consegue explicar completamente os ventos de R Doradus, os investigadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. As primeiras observações realizadas com o telescópio ALMA mostraram grandes bolhas subindo e descendo da superfície da estrela.
“Embora a explicação mais simples não funcione, existem alternativas interessantes a explorar”, disse Wouter Vlemmings, professor da Universidade de Tecnologia de Chalmers e coautor do estudo. “Bolhas convectivas gigantes, pulsações estelares ou eventos dramáticos de formação de poeira podem ajudar a explicar como estes ventos são lançados.”
Mais informações sobre o estudo
O estudo, publicado na Astronomy & Astrophysics, é intitulado “Uma visão empírica da atmosfera estendida e do envelope interno da estrela assintótica do ramo gigante R Doradus II. Restringindo as propriedades da poeira através de um modelo de transferência radiativa.”
Este trabalho faz parte do projeto interdisciplinar “A Origem e o Destino da Poeira no 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 Thiébaut Schirmer, Theo Khouri, Wouter Vlemmings, Gunnar Nyman, Matthias Maercker, Ramlal Unnikrishnan, Behzad Bojnordi Arbab, Kirsten K. Knudsen e Susanne Aalto. Com exceção de Gunnar Nyman, da Universidade de Gotemburgo, todos os coautores são da Chalmers University of Technology, na Suécia.
A equipe usou o instrumento Sphere (Spectral Polarization High Contrast Exoplanet Research) no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal, no Chile. O VLT é operado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO). A Suécia é um dos 16 países membros do ESO.
Mais informações sobre Star R Doradus
R Doradus é uma estrela gigante vermelha localizada na constelação meridional de Doradus, a cerca de 180 anos-luz da Terra, também conhecida como Doradus. Começou com uma massa semelhante à do Sol, mas está agora perto do fim da sua evolução estelar. A estrela é classificada como uma estrela AGB (AGB = Ramo Gigante Assintótico).
As estrelas neste estágio perdem suas camadas externas através de ventos densos de gás e poeira. R Doradus perde cerca de um terço da massa da Terra a cada década, enquanto algumas estrelas semelhantes perdem massa centenas ou mesmo milhares de vezes mais rápido. Daqui a bilhões de anos, espera-se que o Sol entre em uma fase semelhante e se assemelhe a R Doradus.
