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 antiga sobre como átomos cruciais para a vida são espalhados pelo espaço.
“Achávamos que tínhamos uma boa ideia de como o processo funcionava. Acontece que estávamos errados. Para nós, como cientistas, esse é o resultado mais empolgante,” diz Theo Khouri, astrônomo da Chalmers e um dos líderes da pesquisa.
Por que os Ventos Estelares São Importantes para a Vida
Compreender como a vida começou na Terra exige conhecimento sobre como as estrelas distribuem os elementos que tornam os planetas e a biologia possíveis. Durante muitos anos, os astrônomos acreditaram que os ventos estelares das estrelas gigantes vermelhas são impulsionados quando a luz estelar empurra grãos de poeira recém-formados. Esses ventos são considerados responsáveis por espalhar carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos essenciais à vida pela galáxia. Novas observações de R Doradus sugerem que essa explicação não funciona plenamente.
Estrelas gigantes vermelhas são estrelas mais velhas e mais frias relacionadas ao nosso Sol. À medida que se aproximam das etapas finais de suas vidas, elas perdem grandes quantidades de material por meio de ventos estelares fortes. Esse processo enriquece o espaço entre as estrelas com as matérias-primas necessárias para formar futuras estrelas, planetas e, eventualmente, vida. No entanto, a força exata por trás desses ventos continua incerta.
Grãos de Poeira Pequ demais para Escapar
Ao estudar R Doradus, que está relativamente próximo da Terra, os astrônomos descobriram que os grãos de poeira ao redor são extremamente pequenos. Os grãos não são grandes o suficiente para que a luz estelar os empurre para fora com força suficiente para escapar para o espaço interestelar.
A equipe de pesquisa, baseada 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 de nossos alvos favoritos — é brilhante, próximo e típico do tipo mais comum de estrela 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) do ESO. Mediram a luz refletida pelos grãos de poeira dentro de uma região do tamanho do nosso Sistema Solar. Ao estudar a luz polarizada em diferentes comprimentos de onda, os pesquisadores conseguiram determinar o tamanho e a composição dos grãos. A poeira correspondia a tipos familiares de poeira estelar, incluindo silicatos e alumina.
Essas observações detalhadas foram combinadas com avançadas simulações computacionais projetadas para modelar como a luz estelar interage com partículas de poeira.
“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para verificar se esses grãos de poeira podem sentir um impulso 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 apenas a luz estelar consiga empurrar o material para fora e impulsionar o vento da estrela para o espaço.
“A poeira está definitivamente presente e é iluminada pela estrela,” diz Thiébaut Schirmer. “Mas simplesmente não fornece força suficiente para explicar o que vemos.”
Forças Alternativas em Ação
Como a poeira impulsionada pela luz estelar não consegue explicar plenamente os ventos de R Doradus, os pesquisadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. Observações anteriores usando o telescópio ALMA revelaram enormes bolhas se elevando e descendo na superfície da estrela.
“Embora a explicação mais simples não funcione, há alternativas empolgantes a serem exploradas,” diz Wouter Vlemmings, professor na Chalmers e coautor do estudo. “Bolhas convectivas gigantes, pulsos estelares ou episódios dramáticos de formação de poeira poderiam 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. Confinando as propriedades da poeira com modelagem de transferência radiativa,” foi publicado na Astronomy & Astrophysics.
O trabalho é parte do projeto interdisciplinar “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 utilizou o instrumento Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) no Very Large Telescope (VLT) no Observatório Paranal no Chile. O VLT é operado pelo ESO, o Observatório Sul-Europeu. A Suécia é um dos 16 estados membros do ESO.
Mais Sobre a Estrela R Doradus
R Doradus é uma estrela gigante vermelha localizada a aproximadamente 180 anos-luz da Terra na constelação do sul Dorado, também conhecida como Peixe Espada. 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 assintótico).
Estrelas nesta fase perdem suas camadas externas por meio de ventos densos feitos de gás e poeira. R Doradus perde cerca de um terço da massa da Terra a cada década, enquanto algumas estrelas semelhantes perdem massa em taxas centenas ou até milhares de vezes maiores. Daqui a vários bilhões de anos, espera-se que o Sol entre em uma fase semelhante e se assemelhe a R Doradus.