VY Canis Majoris: descoberta, características, estrutura, formação e evolução - Ciência - 2023

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VY Canis Majoris É uma estrela da constelação Canis Majoris ou Can Mayor, onde Sirius também se encontra. VY Canis Majoris está a cerca de 4.900 anos-luz de distância da Terra e é visível com binóculos e telescópios, exibindo uma cor vermelha distinta.

As primeiras observações de VY Canis Majoris (VY CMa) datam do início do século XIX. Eles são devidos ao astrônomo francês Joseph DeLalande em 1801, que o classificou como uma estrela de magnitude 7.

Com melhorias no design do telescópio, os astrônomos no início do século 20 rapidamente perceberam o quão único o VY CMa é, graças ao seu brilho variável e ao fato de estar envolvido em uma nebulosa complexa, cheia de aglomerados e condensações.

Por este motivo, por algum tempo, pensou-se que era antes um sistema estelar. Essa ideia é atualmente descartada, embora alguns astrônomos argumentem que pelo menos um companheiro existe.

As observações indicam que VY CMa é extremamente luminosa e de tamanho excepcional, milhares de vezes maior que o Sol. A tal ponto que, se ocupasse o seu lugar, a estrela se estenderia até a órbita de Saturno.

Definitivamente, VY CMa está em um estágio altamente instável, que antecede o fim de sua vida, porque a estrela está rapidamente se desprendendo de suas camadas externas e as jogando no espaço, onde se espalham como uma nebulosa ao seu redor.

É por isso que os astrônomos não descartam a possibilidade de que VY CMa venha a sofrer uma explosão de supernova em um curto espaço de tempo.

Caracteristicas

Os astrônomos estão muito interessados em estudar uma estrela tão única como VY CMa, pois suas informações são decisivas no estudo da evolução estelar.

VY CMa se caracteriza por estar entre as estrelas de maior raio e também uma das mais luminosas. Também está entre as estrelas supergigantes mais massivas, estrelas que já cobriram uma grande parte de sua vida estelar.

VY CMa também é fascinante porque espera-se que seus dias terminem repentinamente, em uma enorme explosão de supernova. Vejamos alguns dos detalhes mais interessantes:

Localização

VY CMa é visível da Terra na constelação Canis Major, perto de Sirius e da constelação de Orion. Está entre 3.900 e 4.900 anos-luz da Terra.

Não é fácil apontar a distância, em primeiro lugar porque a estrela não está perto e, em segundo lugar, porque está continuamente cuspindo material. Portanto, ele está envolto em uma nebulosa (veja a figura 1), o que torna difícil ver a atmosfera da estrela e torna difícil fazer estimativas precisas.

Variabilidade

Em 1931 já era um fato que VY CMa estava experimentando variações notáveis em seu brilho, de modo que foi descrita como uma estrela variável de longo período.

Embora seja muito brilhante, sua magnitude absoluta varia entre -9,5 e -11,5. Compare Sirius, que tem magnitude -1,6, e o Sol, o objeto mais brilhante visto da Terra, em -26,7.

Para identificar estrelas variáveis, os astrônomos atribuem a elas um nome que consiste em uma ou em um par de letras maiúsculas, seguido pelo nome da constelação em que são encontradas.

A primeira variável descoberta é atribuída à letra R, a próxima a S e assim por diante. Quando as letras terminam, uma sequência começa com RR, RS e assim por diante, de modo que VY CMa é o número 43 entre as estrelas variáveis de Can Maior.

E por que VY CMa ou outras estrelas experimentam mudanças em seu brilho? Pode ser porque a estrela muda sua luminosidade, devido a contrações e expansões. Outra razão pode ser a presença de outro objeto que o eclipsa temporariamente.

Rádio

Alguns astrônomos estimam o raio de VY CMa em até 3.000 vezes o raio do Sol. Outras estimativas mais conservadoras apontam para um tamanho de 600 raios solares, embora medições mais recentes o coloquem em 1.420 raios solares.

O fato de VY CMa estar envolvido em uma nebulosa de matéria ejetada pela mesma estrela é responsável pelo raio variável da estrela. Um número que até agora ainda está em discussão.

Por um tempo, VY CMa foi a maior estrela conhecida. Hoje é ultrapassado por UY Scuti (1.708 raios solares) na constelação de Shield e por Westerlund 1-26 (2.544 raios solares segundo alguns, 1.500 segundo outros) na constelação de Ara.

Massa

Não necessariamente porque é uma grande estrela, é a estrela mais massiva de todas. A partir da temperatura e da magnitude (bolométrica), estima-se que a massa atual de VY CMa é 17 ± 8 massas solares (a massa do Sol é 1,989 × 10 ^ 30 kg).

VY CMa perde massa à taxa de 6 × 10 ^ −4 massas solares a cada ano, sem contar as violentas ejeções de massa que ocorrem com frequência. É assim que se forma a nebulosa que envolve a estrela.

Temperatura e luminosidade

A temperatura de VY Canis Majoris é estimada em 4000 K e uma luminosidade entre 200.000 e 560.000 vezes a do Sol. A luminosidade é equivalente à potência (energia por unidade de tempo) emitida pela estrela para o espaço.

A luminosidade do Sol é usada como referência e unidade para medir a potência dos objetos astronômicos. Uma (1) luminosidade solar é igual a 3.828 × 10 ^ 26 watts.

A temperatura e a luminosidade de VY Canis Majoris o colocam na região supergigante do diagrama de classificação estelar HR.

O diagrama HR ou Hertzsprung-Russell é um gráfico da luminosidade das estrelas em função de sua temperatura. A posição de uma estrela neste diagrama indica seu estado evolutivo e depende de sua massa inicial.

As estrelas que consomem hidrogênio para formar hélio em seus núcleos são aquelas que estão na sequência principal (seqüência principal), a diagonal do esquema. Nosso Sol está lá, enquanto Proxima Centauri está no canto inferior direito, porque é mais frio e menor.

Em vez disso, Betelgeuse, Antares e VY CMa deixaram a sequência principal, porque já ficaram sem hidrogênio. Em seguida, eles migraram em direção à linha evolutiva das estrelas supergigantes e hipergigantes vermelhas, no canto superior direito do diagrama.

Com o tempo (astronômicas, é claro), estrelas como o Sol tornam-se anãs brancas, descendo no diagrama de HR. E as supergigantes vermelhas terminam seus dias como supernovas.

Estrutura

As estrelas são basicamente enormes esferas de gás compostas de hidrogênio e hélio em sua maior parte, acompanhadas por traços dos outros elementos conhecidos.

A estrutura das estrelas é mais ou menos a mesma para todos: a núcleo onde ocorrem reações de fusão, uma camada intermediária chamada manto o envoltório e camada externa o atmosfera estelar. Com o tempo, a espessura e as características dessas camadas mudam.

Duas forças mantêm a estrela coesa: de um lado, a atração gravitacional que tende a comprimi-la e, de outro, a pressão gerada no núcleo pelas reações de fusão, que o expande.

Quando ocorre um desequilíbrio, como o esgotamento do hidrogênio, a gravidade prevalece e o núcleo da estrela começa a entrar em colapso, gerando grandes quantidades de calor.

Este calor é transmitido às camadas adjacentes e dá origem a novas reações de fusão que restauram temporariamente o equilíbrio da estrela. Mas, no processo, as camadas mais externas se expandem violentamente e a estrela incha, transformando-se em uma gigante vermelha.

E se a massa inicial da estrela era maior do que 8 massas solares, então ela se torna uma supergigante ou hipergigante, como VY Canis Majoris.

Estrelas hipergigantes são raras no universo, a menos que saibamos disso. Tem azul, branco, amarelo, vermelho ... A diferença de cor se deve à temperatura, os azuis são mais quentes e os vermelhos são mais frios.

À medida que as estrelas se aproximam do final de sua evolução, elas adquirem uma estrutura em camada de cebola, pois à medida que queima elementos mais pesados, uma camada mais externa do elemento menos denso queimado antes permanece, como pode ser visto na figura.

É por isso que em VY Canis Majoris foram detectados compostos químicos das mais diversas naturezas.

Formação e evolução

Como todas as estrelas, VY Canis Majoris deve ter se formado graças à gravidade cuidando de compactar o gás e a poeira cósmica em uma nuvem enorme.

Acontece que a temperatura aumenta até que o reator nuclear da estrela comece. Então, o equilíbrio hidrostático surge entre as forças mencionadas acima: a gravidade de compactação e a pressão do núcleo quer expandir a estrela.

Neste ponto e sempre de acordo com sua massa, a estrela está localizada na seqüência principal. Para VY Canis Majoris deve ter ficado à esquerda do diagrama, na região das estrelas gigantes azuis, mas uma vez que o hidrogênio se esgota, ele passa para a linha evolutiva das hipergigantes.

Essas estrelas massivas geralmente terminam seus dias em uma explosão de supernova, como já dissemos. Mas eles também podem sofrer perdas de massa e se tornar um gigante azul, pelo menos por um curto período de tempo, terminando seus dias como uma estrela de nêutrons ou buraco negro.

Comparação com o sol

A imagem a seguir mostra uma comparação entre os tamanhos de VY Canis Majoris e do Sol. Não apenas eles diferem em tamanho, massa e temperatura, mas as linhas evolutivas de ambos são muito diferentes.

O Sol acabará por sair da sequência principal e se tornar uma gigante vermelha, estendendo-se em tamanho além da Terra. Mas ainda há um longo caminho a percorrer, já que o Sol mal tem metade de sua vida como estrela estável. Já existe há cerca de 4,603 bilhões de anos.

Ainda tem tantos, mas devido à sua massa, o Sol terminará seus dias como uma anã branca, enquanto VY Canis Majoris poderá fazê-lo de uma forma muito mais espetacular.

Referências

Associação Americana de Observadores Estelares Variáveis. VY Canis Majoris. Recuperado de: aavso.org.
Carroll, B. An Introduction to Modern Astrophysics. 2ª Edição. Pearson.
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