Betelgeuse é uma das estrelas mais brilhantes no céu noturno e o supergigante vermelho mais próximo da Terra. Possui um volume enorme, com um raio cerca de 700 vezes maior que o do Sol. Apesar de ter apenas dez milhões de anos, o que é considerado jovem em termos astronômicos, está no final de sua vida. Localizada no ombro da constelação de Orion, as pessoas observam Betelgeuse a olho nu há milênios, notando que a estrela muda de brilho ao longo do tempo. Astrônomos estabeleceram que Betelgeuse tem um período principal de variabilidade de cerca de 400 dias e um período secundário mais extenso de aproximadamente seis anos.
Em 2019 e 2020, houve uma diminuição acentuada no brilho de Betelgeuse — um evento referido como o ‘Grande Escurecimento.’ O evento levou alguns a acreditar que a morte em forma de supernova estava se aproximando rapidamente, mas os cientistas conseguiram determinar que o escurecimento foi, na verdade, causado por uma grande nuvem de poeira ejetada de Betelgeuse.
O mistério do Grande Escurecimento foi resolvido, mas o evento despertou um renovado interesse em estudar Betelgeuse, resultando em novas análises de dados arquivados sobre a estrela. Uma análise levou os cientistas a propor que a causa da variabilidade de seis anos de Betelgeuse é a presença de uma estrela companheira. Porém, quando o Telescópio Espacial Hubble e o Observatório de Raios X Chandra procuraram por essa companheira, nenhuma detecção foi feita.
A estrela companheira foi detectada pela primeira vez por uma equipe de astrofísicos liderada por Steve Howell, um pesquisador sênior no NASA Ames Research Center. Eles observaram Betelgeuse usando um imaginador de speckle chamado ‘Alopeke.’ ‘Alopeke,’ que significa ‘raposa’ em havaiano, é financiado pelo Programa de Pesquisa Observacional de Exoplanetas NASA-NSF (NN-EXPLORE) e está montado no telescópio Gemini North, uma das duas partes do Observatório Internacional Gemini, financiado em parte pela Fundação Nacional de Ciências dos EUA e operado pelo NSF NOIRLab.
A imagem por speckle é uma técnica de imagem astronômica que utiliza tempos de exposição muito curtos para congelar as distorções nas imagens causadas pela atmosfera da Terra. Essa técnica permite alta resolução, que, quando combinada com o poder de coleta de luz do espelho de 8,1 metros do Gemini North, possibilitou a detecção direta da companheira fraca de Betelgeuse.
A análise da luz da estrela companheira permitiu que Howell e sua equipe determinassem as características dessa estrela. Eles encontraram que ela é seis magnitudes mais fraca que Betelgeuse na faixa de comprimento de onda óptico, tem uma massa estimada em cerca de 1,5 vezes a do Sol e parece ser uma estrela de pré-sequência principal tipo A ou B — uma estrela jovem, quente e azul-branca que ainda não iniciou a fusão de hidrogênio em seu núcleo.
A companheira está a uma distância relativamente próxima da superfície de Betelgeuse — cerca de quatro vezes a distância entre a Terra e o Sol. Esta descoberta é a primeira vez que um companheiro estelar próximo foi detectado orbitando uma estrela supergigante. Ainda mais impressionante — a companheira orbita bem dentro da atmosfera externa expandida de Betelgeuse, demonstrando as incríveis capacidades de resolução do ‘Alopeke.’
“A capacidade do Gemini North de obter altas resoluções angulares e contrastes nítidos permitiu a detecção direta da companheira de Betelgeuse,” afirma Howell. Além disso, ele explica que ‘Alopeke fez o que nenhum outro telescópio havia conseguido antes: “Artigos que previram a companheira de Betelgeuse acreditavam que provavelmente ninguém conseguiria imaginá-la.”
Essa descoberta proporciona uma visão mais clara da vida e da futura morte deste supergigante vermelho. Betelgeuse e sua estrela companheira provavelmente nasceram na mesma época. No entanto, a estrela companheira terá uma vida mais curta, pois poderosas forças de maré a farão espiralizar para dentro de Betelgeuse e encontrar seu fim, o que os cientistas estimam que ocorrerá dentro dos próximos 10.000 anos.
A descoberta também ajuda a explicar por que estrelas supergigantes vermelhas similares podem passar por mudanças periódicas em seu brilho ao longo de muitos anos. Howell compartilha sua esperança por mais estudos nesta área: “Essa detecção foi nos extremos do que pode ser realizado com o Gemini em termos de imagem de alta resolução angular, e funcionou. Isso agora abre a porta para outras buscas observacionais de natureza similar.”
Martin Still, diretor do programa da NSF para o Observatório Internacional Gemini, acrescenta: “As capacidades de speckle fornecidas pelo Observatório Internacional Gemini continuam a ser uma ferramenta espetacular, aberta a todos os astrônomos para uma ampla gama de aplicações astronômicas. Encontrar a solução para o problema de Betelgeuse que perdurou por centenas de anos será um destaque evocativo.”
Outra oportunidade para estudar a companheira estelar de Betelgeuse ocorrerá em novembro de 2027, quando ela retornará à sua maior separação em relação a Betelgeuse, tornando-se assim mais fácil de detectar. Howell e sua equipe aguardam com expectativa as observações de Betelgeuse antes e durante esse evento para melhor restringir a natureza do companheiro.
Notas
- Dois artigos divulgados em 2024 utilizaram décadas de observações de Betelgeuse de muitos observadores ao redor do mundo para prever a órbita e a localização da estrela companheira (ver DOI: 10.3847/1538-4357/ad93c8 e DOI: 10.3847/1538-4357/ad87f4).
