A luz das estrelas e a poeira que ilumina podem não ser suficientes para impulsionar os poderosos ventos que transportam os elementos essenciais à vida através da galáxia. Essa é a conclusão de um novo estudo da Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, baseado em observações detalhadas da estrela gigante vermelha R Doradus. As descobertas desafiam uma explicação de longa data sobre como átomos cruciais para a vida são disseminados pelo espaço.
“Achávamos que tínhamos uma boa ideia de como esse processo funcionava. Acontece que estávamos errados. Para nós, como cientistas, esse é o resultado mais empolgante”, diz Theo Khouri, um astrônomo da Chalmers e líder conjunto da pesquisa.
Por que os Ventos Estelares Importam para a Vida
Compreender como a vida começou na Terra requer saber como as estrelas distribuem os elementos que tornam os planetas e a biologia possíveis. Por muitos anos, os astrônomos acreditaram que os ventos estelares de estrelas gigantes vermelhas são alimentados quando a luz estelar empurra grãos de poeira recém-formados. Acredita-se que esses ventos espalhem carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos essenciais à vida pela galáxia. Novas observações de R Doradus sugerem que essa explicação não funciona completamente.
Estrelas gigantes vermelhas são estrelas mais frias e mais velhas relacionadas ao nosso Sol. À medida que se aproximam das fases finais de suas vidas, elas desprendem grandes quantidades de material através de fortes ventos estelares. Esse processo enriquece o espaço entre as estrelas com as matérias-primas necessárias para a formação de futuras estrelas, planetas e, eventualmente, vida. No entanto, a força exata por trás desses ventos permaneceu incerta.
Grãos de Poeira Muito Pequenos para Escapar
Ao estudar R Doradus, que é relativamente próxima da Terra, os astrônomos descobriram que os grãos de poeira ao redor da estrela são extremamente pequenos. Os grãos não são grandes o suficiente para que a luz estelar os empurre para fora com força suficiente para escapar ao espaço interestelar.
A equipe de pesquisa, com sede na Universidade de Tecnologia de Chalmers, publicou seus resultados na revista Astronomy & Astrophysics.
“Usando os melhores telescópios do mundo, agora podemos fazer observações detalhadas das estrelas gigantes mais próximas. R Doradus é um alvo favorito nosso – é brilhante, próxima e típica do tipo mais comum de gigante vermelha”, diz Theo Khouri.
Observações e Simulações de Alta Resolução
A equipe observou R Doradus usando o instrumento Sphere no Very Large Telescope (VLT) da ESO. Eles mediram a luz refletida pelos grãos de poeira em uma região do tamanho do nosso Sistema Solar. Ao estudar a luz polarizada em diferentes comprimentos de onda, os pesquisadores puderam determinar o tamanho e a composição dos grãos. A poeira corresponde a tipos familiares de poeira estelar, incluindo silicatos e alumina.
Essas observações detalhadas foram combinadas com simulações computacionais avançadas projetadas para modelar como a luz estelar interage com as partículas de poeira.
“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para verificar se esses grãos de poeira conseguem sentir uma pressão forte o suficiente da luz da estrela”, diz Thiébaut Schirmer.
Os resultados foram inesperados. Os grãos de poeira ao redor de R Doradus têm em média apenas um dez milésimo de milímetro de diâmetro. Esse tamanho é muito pequeno para que a luz estelar sozinha os empurre para fora e impulsione o vento da estrela para o espaço.
“A poeira está definitivamente presente e é iluminada pela estrela”, diz Thiébaut Schirmer. “Mas ela simplesmente não fornece força suficiente para explicar o que observamos.”
Forças Alternativas em Ação
Como a poeira impulsionada pela luz estelar não consegue explicar completamente os ventos de R Doradus, os pesquisadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. Observações anteriores usando o telescópio ALMA revelaram bolhas massivas subindo e descendo na superfície da estrela.
“Mesmo que a explicação mais simples não funcione, há alternativas empolgantes a serem exploradas”, diz Wouter Vlemmings, professor da Chalmers e coautor do estudo. “Bolhas convectivas gigantes, pulsações estelares ou episódios dramáticos de formação de poeira podem ajudar a explicar como esses ventos são lançados.”
Mais sobre a Pesquisa
O estudo, “Uma visão empírica da atmosfera estendida e do envelope interno da estrela da rama gigante assimptótica R Doradus II. Restringindo as propriedades da poeira com modelagem de transferência radiativa”, foi publicado na Astronomy & Astrophysics.
O trabalho faz parte do projeto multidisciplinar “A origem e o destino da poeira em nosso Universo”, financiado pela Fundação Knut e Alice Wallenberg. O projeto é uma colaboração entre a Universidade de Tecnologia de Chalmers 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. Todos os coautores estão baseados na Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia, exceto Gunnar Nyman, que está na Universidade de Gotemburgo.
A equipe usou o instrumento Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) no Very Large Telescope (VLT) do Observatório de Paranal, no Chile. O VLT é operado pela ESO, o Observatório Europeu do Sul. A Suécia é um dos 16 estados-membros da ESO.
Mais sobre a Estrela R Doradus
R Doradus é uma estrela gigante vermelha localizada a cerca de 180 anos-luz da Terra na constelação austral de Dorado, também conhecida como o Peixe Espada. Ela começou sua vida com uma massa semelhante à do Sol, mas agora está se aproximando do final de sua evolução estelar. A estrela é classificada como uma estrela AGB (AGB = ramo gigante assimptótico).
Estrelas nesta fase perdem suas camadas externas através de ventos densos feitos de gás e poeira. R Doradus perde aproximadamente um terço da massa da Terra a cada década, enquanto algumas estrelas semelhantes perdem massa em taxas centenas ou até milhares de vezes mais altas. Daqui a vários bilhões de anos, espera-se que o Sol entre em uma fase semelhante e se assemelhe a R Doradus.
