Como será uma Supernova Betelgeuse da Terra?
Os astrônomos simularam o que os humanos verão na Terra quando a estrela Betelgeuse explodir como uma supernova nos próximos 100.000 anos.
Uma pluma de gás quase do tamanho do nosso sistema solar irrompe da superfície de Betelgeuse na ilustração deste artista de observações reais coletadas por astrônomos usando o Very Large Telescope no Chile. (Crédito: Observatório Europeu do Sul / L. Calçada)
Se você observar as estrelas em uma noite clara de inverno, é difícil perder a constelação de Orion, o Caçador, com seu escudo em um braço e o outro braço esticado até o céu. Um ponto vermelho brilhante chamado Betelgeuse marca o ombro de Orion, e o estranho escurecimento desta estrela cativou os observadores do céu por milhares de anos . Os australianos aborígenes podem até ter trabalhado isso em suas histórias orais.
Hoje os astrônomos sabem que Betelgeuse varia de brilho porque é uma estrela Super Gigante vermelha e moribunda, com um diâmetro cerca de 700 vezes maior que o nosso sol. Algum dia, a estrela explodirá como uma supernova e dará à humanidade um show celestial antes de desaparecer para sempre do nosso céu noturno.
Comparação de tamanhos: Betelgeuse e o Sol
Esta imagem, obtida com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mostra a supergigante vermelha Betelgeuse — uma das maiores estrelas conhecidas. No contínuo milimétrico, esta estrela é cerca de 1400 vezes maior que o Sol. As anotações sobrepostas mostram quão grande é a estrela quando comparada ao Sistema Solar. Betelgeuse cobriria os quatro planetas terrestres — Mercúrio, Vênus, Terra e Marte — e ainda o gigante gasoso Júpiter. Apenas Saturno ficaria para além da sua superfície. Fonte
Essa eventual explosão explica por que os astrônomos ficaram animados quando Betelgeuse começou a escurecer dramaticamente em 2019. A 11a estrela mais brilhante caiu em magnitude duas vezes e meia. Betelgeuse poderia ter chegado ao fim de sua vida? Embora improvável, a ideia de uma supernova aparecendo nos céus da Terra chamou a atenção do público.
E agora novas simulações estão dando aos astrônomos uma ideia mais precisa do que os humanos verão quando Betelgeuse finalmente explodir em algum momento nos próximos 100.000 anos.
Os astrônomos usaram um programa chamado MESA + STELLA para simular o que os humanos podem ver quando a estrela Betelgeuse explodir. Eles também incluíram observações reunidas durante a Supernova 1987A, que explodiu na Grande Nuvem de Magalhães. (Crédito: Jared Goldberg / Universidade da Califórnia, Santa Barbara / MESA + STELLA)
Supernova vista da terra
Com toda a especulação sobre como seria uma supernova de Betelgeuse da Terra, Universidade da Califórnia, Santa Barbara, o astrônomo Andy Howell se cansou dos cálculos do verso do envelope. Ele colocou o problema em um par de estudantes de pós-graduação da UCSB, Jared Goldberg e Evan Bauer, que criaram simulações mais precisas dos dias de morte da estrela.
Os astrônomos dizem que ainda há incerteza sobre como a supernova funcionaria, mas eles foram capazes de aumentar sua precisão usando observações feitas durante a Supernova 1987A, a estrela mais próxima conhecida a explodir em séculos.
A vida na Terra não será prejudicada. Mas isso não significa que passará despercebido. Goldberg e Bauer descobriram que, quando Betelgeuse explodir, brilhará tanto quanto a meia-lua - nove vezes mais fraca que a lua cheia - por mais de três meses.
"Todo esse brilho seria concentrado em um ponto", diz Howell. “Então seria esse farol incrivelmente intenso no céu que lançaria sombras à noite e que você poderia ver durante o dia. Todo mundo em todo o mundo ficaria curioso, porque seria inevitável. ”
Os seres humanos poderão ver a supernova no céu diurno por aproximadamente um ano, diz ele. E seria visível à noite a olho nu por vários anos, à medida que as consequências da supernova diminuem.
"Quando desaparecer completamente, Orion estará perdendo o ombro esquerdo", acrescenta Sarafina Nance, uma estudante da Universidade da Califórnia em Berkeley, que publicou vários estudos sobre Betelgeuse .
Esta imagem de comparação mostra a estrela Betelgeuse antes e depois de seu escurecimento sem precedentes. As observações, feitas com o instrumento SPHERE no Very Large Telescope do ESO em janeiro de 2019 e dezembro de 2019, mostram o quanto a estrela desapareceu e como sua forma aparente mudou. (Crédito: ESO / M. Montargès et al.)
O Show Betelgeuse
Não há necessidade de se preocupar com a explosão estelar. Uma supernova tem que acontecer extremamente perto da Terra para que a radiação prejudique a vida - talvez apenas algumas dezenas de anos-luz, de acordo com algumas estimativas. Betelgeuse está muito fora desse intervalo, com estudos recentes sugerindo que fica a aproximadamente 724 anos-luz de distância, bem fora da zona de perigo.
Mas a supernova ainda pode impactar a Terra de maneiras surpreendentes. Por exemplo, Howell destaca que muitos animais usam a lua para navegação e são confundidos por luzes artificiais. Adicionar um segundo objeto tão brilhante quanto a lua pode ser perturbador. Também não é só a vida selvagem que seria perturbada; ironicamente, os próprios astrônomos teriam dificuldade.
"As observações astronômicas já são difíceis quando a lua está brilhante", diz Howell. "Não haveria 'tempo escuro' por um tempo."
Até estudar Betelgeuse seria um desafio único. A luz brilhante sobrecarregaria seus instrumentos.
"Não conseguimos observá-lo com a maioria dos telescópios terrestres ou com o espaço, como o Swift ou o Telescópio Espacial Hubble ", acrescenta. Em vez disso, eles teriam que modificar seus telescópios para coletar muito menos luz.
E se Betelgeuse desafiar as probabilidades e explodir em nossas vidas, os astrônomos dizem que haverá um amplo aviso. Os instrumentos na Terra começariam a detectar neutrinos ou ondas gravitacionais geradas pela explosão com um dia de antecedência.
"Imagine uma boa fração do mundo permanecendo acordado e encarando Betelgeuse, esperando o show de luzes começar e uma alegria subindo ao redor do planeta quando isso acontecer", diz Howell .
Esta colagem amplia a constelação de Orion (esquerda) para uma das imagens mais nítidas já tiradas de Betelgeuse (extrema direita). (Crédito: ESO, P. Kervella, Digitized Sky Survey 2 e A. Fujii)
Para pegar uma estrela que está morrendo
Mas para os cientistas, Betelgeuse não precisa explodir para ser interessante. É grande e brilhante, facilitando o estudo.
"É fascinante da perspectiva de um astrônomo, porque podemos estudar uma estrela que está chegando ao fim de sua vida de perto", diz Nance. "Há alguma física fascinante acontecendo na estrutura interna da Betelgeuse."
Seu melhor palpite sobre o que está acontecendo agora decorre do que os astrônomos já sabem sobre a estrela e outros como ela. Como Nance explica, essa pesquisa mostra que o brilho de Betelgeuse pode estar mudando por várias razões. Alguns astrônomos até suspeitam que vários mecanismos diferentes de escurecimento estejam ocorrendo ao mesmo tempo.
À medida que o combustível nuclear se esgota perto do fim de suas vidas, estrelas super gigantes vermelhas começam a inchar e a formar envelopes crescentes de gás e poeira. E à medida que esse envelope aumenta, o brilho da estrela aumenta. Mas essa não é a única maneira que uma estrela como Betelgeuse pode escurecer e brilhar. Estrelas super gigantes vermelhas também têm enormes células convectivas em suas superfícies - como versões muito maiores daquelas em nosso Sol - onde a turbulência faz o material quente subir de dentro da estrela. Quando atinge a superfície, parte desse material entra em erupção violentamente no espaço, como um arroto radioativo gigante, que pode alterar temporariamente seu brilho.
E o escurecimento de Betelgeuse pode até ser uma evidência de que está prestes a explodir. À medida que o material irrompe da superfície de uma estrela que está morrendo, ele normalmente colide, o que a torna mais brilhante. No entanto, Nance diz que é possível que este material envolva a estrela, tornando-a mais escura.
Qualquer que seja a causa raiz, o comportamento estranho deve em última análise oferecer novas ideias sobre os dias de morte das estrelas super gigantes vermelhas. E a humanidade terá um assento na primeira fila.
"Betelgeuse fornece um ótimo cenário para os astrônomos estudarem esses últimos estágios da queima nuclear antes que ela exploda", diz Nance.
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