Observatório Internacional Gemini/NOIRLab/NSF/AURA/M. Zamani
Betelgeuse e a sua estrela companheira. Aparece azul aqui porque, com base na análise da equipa, é provavelmente uma estrela do tipo A ou B, ambas de cor branca azulada devido às suas altas temperaturas.
Astrónomos descobriram uma estrela companheira numa órbita incrivelmente íntima em torno de Betelgeuse, utilizando o instrumento Alopeke acoplado ao telescópio Gemini North, uma metade do Observatório Internacional Gemini.
Esta descoberta resolve o mistério de longa data da variação de brilho da estrela e fornece informações sobre os mecanismos físicos subjacentes a outras supergigantes vermelhas variáveis.
Betelgeuse é uma das estrelas mais brilhantes do céu noturno e a supergigante vermelha mais próxima da Terra. Tem um volume enorme, com um raio cerca de 700 vezes superior ao do Sol. Apesar de ter apenas dez milhões de anos, o que é considerado jovem para os padrões da astronomia, já está no final da sua vida.
Localizada no ombro da constelação de Orionte, há milénios que as pessoas observam Betelgeuse a olho nu, notando que a estrela muda de brilho ao longo do tempo. Os astrónomos estabeleceram que Betelgeuse tem um período principal de variabilidade de cerca de 400 dias e um período secundário mais alargado de cerca de seis anos.
Em 2019 e 2020, registou-se uma diminuição acentuada no brilho de Betelgeuse – um evento referido como o “Grande Escurecimento”. O evento levou algumas pessoas a pensar que a morte da estrela – por supernova – estava a chegar, mas os cientistas foram capazes de determinar que a diminuição de brilho foi efetivamente provocada por uma grande nuvem de poeira ejetada de Betelgeuse.
O mistério do Grande Escurecimento foi resolvido, mas o evento despertou um interesse renovado no estudo de Betelgeuse, o que suscitou novas análises de dados de arquivo. Uma investigação levou os cientistas a propor que a causa da variabilidade de seis anos de Betelgeuse era a presença de uma estrela companheira. Mas quando o Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de raios X Chandra procuraram essa companheira, nenhuma foi detetada.
A estrela companheira foi agora detetada pela primeira vez por uma equipa de astrofísicos liderada por Steve Howell, investigador sénior do Centro de Investigação Ames da NASA e autor principal do artigo científico que relata a descoberta.
Observaram Betelgeuse utilizando um instrumento chamado ‘Alopeke. ‘Alopeke, que significa “raposa” em havaiano, é financiado pelo PNN-EXPLORE (NASA–NSF Exoplanet Observational Research Program) e está acoplado ao telescópio Gemini North, uma metade do Observatório Internacional Gemini.
O instrumento utiliza tempos de exposição muito curtos para “congelar” as distorções nas imagens causadas pela atmosfera da Terra. Esta técnica permite uma alta resolução que, quando combinada com o poder de recolha de luz do espelho de 8,1 metros do Gemini North, permitiu a deteção direta da ténue companheira de Betelgeuse.
A análise da luz da estrela companheira permitiu a Howell e à sua equipa determinar as características da estrela companheira. Descobriram que é seis magnitudes mais fraca do que Betelgeuse no visível, tem uma massa estimada em cerca de 1,5 vezes a do Sol e parece ser uma estrela de pré-sequência principal do tipo A ou B – uma estrela quente, jovem e azul-esbranquiçada que ainda não iniciou a combustão de hidrogénio no seu núcleo.
A companheira está a uma distância relativamente curta da superfície de Betelgeuse – cerca de quatro vezes a distância entre a Terra e o Sol. Esta descoberta marca a primeira vez que se deteta uma companheira estelar próxima em órbita de uma estrela supergigante. Ainda mais impressionante – a companheira orbita bem dentro da atmosfera exterior alargada de Betelgeuse, comprovando as incríveis capacidades de resolução do ‘Alopeke.
“A capacidade do Gemini North para obter resoluções angulares elevadas e contrastes nítidos permitiu detetar diretamente a companheira de Betelgeuse”, diz Howell. Além disso, explica que ‘Alopeke fez o que nenhum outro telescópio tinha feito antes: “Os estudos que previram a companheira de Betelgeuse diziam que ninguém seria capaz de a fotografar”.
Esta descoberta fornece uma imagem mais clara da vida e da futura morte desta supergigante vermelha. Betelgeuse e a sua estrela companheira nasceram provavelmente ao mesmo tempo. No entanto, a estrela companheira terá um tempo de vida reduzido, uma vez que as fortes forças de maré farão com que espirale em direção a Betelgeuse e encontre aí a sua morte, que os cientistas estimam que ocorrerá nos próximos 10.000 anos.
A descoberta também ajuda a explicar porque é que estrelas supergigantes vermelhas semelhantes podem sofrer alterações periódicas no seu brilho à escala de muitos anos. Howell partilha a sua esperança de mais estudos nesta área: “Esta deteção foi feita nos extremos do que pode ser alcançado com o Gemini em termos de imagens de alta resolução angular, e funcionou. Isto abre agora a porta a outras iniciativas de observação de natureza semelhante”.
Martin Still, diretor do programa NSF para o Observatório Internacional Gemini, acrescenta: “As capacidades fornecidas pelo Observatório Internacional Gemini continuam a ser uma ferramenta espetacular, aberta a todos os astrónomos para uma vasta gama de aplicações astronómicas. A solução para o problema de Betelgeuse, que se arrasta há centenas de anos, permanecerá como um feito digno de destaque”.
Em novembro de 2027 ocorrerá outra oportunidade para estudar a companheira estelar de Betelgeuse, quando esta voltar à sua maior separação da supergigante vermelha e, portanto, quando for mais fácil de detetar. Howell e a sua equipa aguardam com expetativa as observações de Betelgeuse antes e durante este evento para melhor determinar a natureza da companheira.
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