Betelgeuse: características, formação, estrutura e composição - Ciência - 2023

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Betelgeuse é a estrela alfa da constelação de Orion, por isso também é chamada alfa Orionis. É uma estrela do tipo supergigante vermelha, as estrelas de maior volume, mas não necessariamente a mais massiva.

Apesar de ser a estrela alfa de Orion, Betelgeuse à primeira vista não é a mais brilhante da constelação, já que Rigel -beta Orionis- é a que mais se destaca. No entanto, no espectro infravermelho e próximo ao vermelho, Betelgeuse é o mais brilhante, um fato que está diretamente relacionado à temperatura de sua superfície.

Esta estrela foi certamente observada desde os tempos antigos pelos primeiros humanos, devido à sua grande luminosidade. Em ordem de brilho, geralmente é o décimo mais brilhante no céu noturno e, como já dissemos, o segundo em brilho na constelação de Orion.

Astrônomos chineses no século 1 descreveram Betelgeuse como uma estrela amarela. Mas outros observadores como Ptolomeu se referiram a ele como laranja ou avermelhado. Muito mais tarde, durante o século 19, John Herschel observou que seu brilho é variável.

O que acontece é que todas as estrelas evoluem, por isso sua cor muda com o tempo, pois expele gás e poeira das camadas mais superficiais. Isso também altera sua luminosidade.

Características gerais

Betelgeuse é o exemplo característico de uma estrela supergigante vermelha, caracterizada por ter um tipo espectral K ou M e luminosidade tipo I.

Eles são estrelas de baixa temperatura; No caso de Betelgeuse, calcula-se que seja em torno de 3000 K. Temperatura e cor estão relacionadas, por exemplo, um pedaço de ferro quente fica incandescente, mas se a temperatura aumentar torna-se branco.

Apesar de ter apenas 8 milhões de anos, Betelgeuse evoluiu rapidamente para fora da sequência principal, porque seu combustível nuclear acabou e inchou até suas dimensões atuais.

Essas estrelas gigantes também têm luminosidade variável. Nos últimos anos, seu brilho diminuiu, o que preocupou a comunidade científica, embora recentemente tenha se recuperado.

Aqui estão suas principais características:

–Distância: Entre 500 a 780 anos-luz.

–Massa: Entre 17 a 25 massas solares.

–Rádio: Entre 890 a 960 raios solares.

–Brilho: Entre 90.000 a 150.000 luminosidade solar.

–Estado de evolução: Supergigante vermelho.

–Magnitude aparente: +0,5 (visível) -3,0 (banda J de infravermelho) -4,05 (banda K de infravermelho).

–Era: Entre 8 e 10 milhões de anos.

–Velocidade radial: +21,0 km / s

Betelgeuse pertence à classe espectral M, o que significa que a temperatura de sua fotosfera é relativamente baixa. É classificado como tipo M1-2 Ia-ab.

No Diagrama de Yerkes de classificação espectral, o sufixo Ia-ab significa que é uma supergigante de luminosidade intermediária. O espectro de luz de Betelgeuse é usado como referência para a classificação de outras estrelas.

O diâmetro de Betelgeuse é calculado entre 860 a 910 milhões de quilômetros e foi a primeira estrela cujo diâmetro foi medido por interferometria. Este diâmetro é comparável ao da órbita de Júpiter, porém não é o maior dos supergigantes vermelhos.

Apesar de seu grande tamanho, é apenas 10-20 vezes mais massivo que o nosso Sol. Mas sua massa é grande o suficiente para que sua evolução estelar seja rápida, já que o tempo de vida de uma estrela é o inverso disso quadrado de sua massa.

Formação e evolução

Betelgeuse, como todas as estrelas, começou como uma enorme nuvem de gás hidrogênio, hélio e poeira cósmica com outros elementos químicos, que se condensaram em torno de um ponto central e aumentaram sua densidade de massa.

Há evidências de que este é o caso na formação de aglomerados de estrelas, geralmente localizados em nebulosas compostas de matéria interestelar esparsa e fria.

A formação de uma estrela, sua vida e sua morte, é um combate eterno entre:

A atração gravitacional, que tende a condensar toda a matéria em um ponto e
A energia cinética individual de cada partícula, que juntas exercem a pressão necessária para escapar e se expandir do ponto de atração.

Conforme a nuvem original encolhe em direção ao centro, um proto-estrela que começa a emitir radiação.

A atração gravitacional faz com que os núcleos atômicos adquiram energia cinética, mas quando parados no centro mais denso da protoestrela, eles emitem radiação eletromagnética e, assim, começam a brilhar.

Quando é alcançado o ponto em que os núcleos de hidrogênio são tão compactados e adquirem energia cinética suficiente para superar a repulsão eletrostática, a forte força atrativa começa a agir. Então ocorre a fusão dos núcleos.

Na fusão nuclear dos núcleos de hidrogênio, formam-se núcleos de hélio e nêutrons, com grandes quantidades de energia cinética e radiação eletromagnética. Isso se deve à perda de massa na reação nuclear.

É o mecanismo que neutraliza a compressão gravitacional de uma estrela, por meio da pressão cinética e da pressão de radiação. Enquanto a estrela estiver neste equilíbrio, diz-se que está na sequência principal.

O palco gigante vermelho

O processo descrito acima não dura para sempre, pelo menos para estrelas muito massivas, uma vez que à medida que o hidrogênio é convertido em hélio, o combustível se esgota.

Desse modo, a pressão que neutraliza o colapso gravitacional está diminuindo e, portanto, o núcleo da estrela se compacta, enquanto a camada externa se expande e parte das partículas, as mais energéticas, escapam para o espaço, formando um nuvem de poeira em torno da estrela.

Quando isso acontece, o estado de gigante vermelha foi alcançado e este é o caso de Betelgeuse.

Na evolução estelar, a massa da estrela define o tempo de vida ou morte.

Uma supergigante como Betelgeuse tem vida curta, passando pela sequência principal muito rapidamente, enquanto as anãs vermelhas menos massivas brilham modestamente por milhões de anos.

Betelgeuse tem cerca de 10 milhões de anos e já se encontra nos estágios finais de seu ciclo evolutivo. Pensa-se que em cerca de 100.000 anos, seu ciclo de vida terminará com uma grande explosão de supernova.

Estrutura e composição

Betelgeuse tem um núcleo denso cercado por um manto e uma atmosfera que é 4,5 vezes o diâmetro da órbita da Terra. Mas em 2011 foi descoberto que a estrela está rodeada por uma vasta nebulosa de material proveniente de si mesma.

A nebulosa que envolve Betelgeuse se estende por 60 bilhões de quilômetros da superfície da estrela, ou seja, 400 vezes o raio orbital da Terra.

Em seus estágios finais, os gigantes vermelhos ejetam material no espaço circundante, uma grande quantidade em um tempo relativamente curto. Estima-se que Betelgeuse elimine o equivalente à massa do Sol em apenas 10.000 anos. Este é apenas um instante no tempo estelar.

Abaixo está uma imagem da estrela e sua nebulosa, obtida com o telescópio VLT localizado em Cerro Paranal, Antofagasta, Chile pelo ESO (Organização Europeia para Pesquisa Astronômica no Hemisfério Sul).

Na figura, o círculo vermelho central é propriamente a estrela Betelgeuse, com um diâmetro de quatro vezes e meia a órbita da Terra. Em seguida, o disco preto corresponde a uma área muito brilhante que foi mascarada para nos permitir ver a nebulosa que cerca a estrela, que, como já foi dito, se estende até 400 vezes o raio orbital da Terra.

Esta imagem foi tirada na faixa do infravermelho e colorida de forma que as diferentes regiões possam ser visíveis. O azul corresponde aos comprimentos de onda mais curtos e o vermelho ao mais longo.

Os elementos presentes em Betelgeuse

Como todas as estrelas, Betelgeuse é composta principalmente de hidrogênio e hélio. Porém, por ser uma estrela em suas fases finais, por dentro começa a sintetizar outros elementos mais pesados da tabela periódica.

Observações da nebulosa ao redor de Betelgeuse, composta de material jogado pela estrela, indicam a presença de poeira de sílica e alumina. Este material é o que compõe a maioria dos planetas rochosos, como a Terra.

Isso nos diz que milhões de estrelas semelhantes a Betelgeuse existiram no passado, que forneceram o material que formou os planetas rochosos de nosso sistema solar, incluindo a Terra.

Atenuação Betelgeuse

Nos últimos tempos Betelgeuse é notícia na imprensa internacional, já que no início de outubro de 2019 sua luz começou a diminuir sensivelmente, em apenas alguns meses.

Por exemplo, em janeiro de 2020, seu brilho diminuiu por um fator de 2,5. No entanto, em 22 de fevereiro de 2020, ele parou de escurecer e começou a recuperar seu brilho.

Isso se refere ao espectro visível, porém no espectro infravermelho seu brilho tem se mantido bastante estável nos últimos 50 anos, o que leva os astrônomos a pensar que não é uma variação da luz como a que ocorre em os estágios que levam a uma explosão de supernova.

Pelo contrário, trata-se da absorção e dispersão da faixa visível do espectro eletromagnético, devido à nuvem de poeira que a própria estrela expeliu.

Esta nuvem de poeira é transparente ao infravermelho, mas não ao espectro visível. Aparentemente, a nuvem de poeira espessa que cerca a estrela está se afastando rapidamente dela, então o ombro de Orion, o caçador mitológico, certamente permanecerá no céu por muito mais tempo.

Referências

Astronoo. Betelgeuse. Recuperado de: astronoo.com.
Pasachoff, J. 2007. The Cosmos: Astronomy in the New Millenium. Terceira edição. Thomson-Brooks / Cole.
Seeds, M. 2011. Foundations of Astronomy. Sétima edição. Cengage Learning.
Abra a janela. Relação massa-luminosidade. Recuperado de: media4.obspm.fr
Wikipedia. Betelgeuse. Recuperado de: es.wikipedia.com
Wikipedia. Associação estelar Orion OB1. Recuperado de: es.wikipedia.com