Astrônomos descobrem que as estrelas não espalham os ingredientes da vida como pensávamos

“Pensamos que tínhamos uma boa ideia de como o processo funcionava. Acontece que estávamos errados. Para nós, como cientistas, esse é o resultado mais emocionante”, diz Theo Khouri, astrónomo da Chalmers e líder conjunto da investigação.

Por que os ventos estelares são importantes para a vida

Compreender como a vida começou na Terra requer saber como as estrelas distribuem os elementos que tornam possíveis os planetas e a biologia. Durante muitos anos, os astrónomos acreditaram que os ventos estelares das estrelas gigantes vermelhas são alimentados quando a luz das estrelas empurra os grãos de poeira recém-formados. Acredita-se que esses ventos espalhem carbono, oxigênio, nitrogênio e outros elementos essenciais à vida por toda a galáxia. Novas observações de R Doradus sugerem que esta explicação não funciona totalmente.

As estrelas gigantes vermelhas estão envelhecendo e são estrelas mais frias, relacionadas ao nosso Sol. À medida que se aproximam da fase final das suas vidas, libertam grandes quantidades de material através de fortes ventos estelares. Este processo enriquece o espaço entre as estrelas com as matérias-primas necessárias para formar futuras estrelas, planetas e, eventualmente, vida. Mesmo assim, a força exacta por detrás destes ventos permanece incerta.

Grãos de poeira pequenos demais para escapar

Ao estudar R Doradus, que está relativamente próximo da Terra, os astrónomos descobriram que os grãos de poeira circundantes são extremamente pequenos. Os grãos não são grandes o suficiente para que a luz das estrelas os empurre para fora com força suficiente para escapar para o espaço interestelar.

A equipe de pesquisa, baseada na Chalmers University of Technology, publicou seus resultados na revista Astronomy & Astrophysics.

“Utilizando os melhores telescópios do mundo, podemos agora fazer observações detalhadas das estrelas gigantes mais próximas. R Doradus é um dos nossos alvos favoritos – é brilhante, está próximo e é típico do tipo mais comum de gigante vermelha,” diz Theo Khouri.

Observações e simulações de alta resolução

A equipe observou R Doradus usando o instrumento Sphere montado no Very Large Telescope do ESO. Eles mediram a luz refletida por grãos de poeira em uma região aproximadamente 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 combinava com tipos familiares de poeira estelar, incluindo silicatos e alumina.

Estas observações detalhadas foram combinadas com simulações computacionais avançadas projetadas para modelar como a luz das estrelas interage com as partículas de poeira.

“Pela primeira vez, conseguimos realizar testes rigorosos para verificar se estes grãos de poeira conseguem sentir um impulso suficientemente forte da luz da estrela,” diz Thiébaut Schirmer.

Os resultados foram inesperados. Os grãos de poeira ao redor de R Doradus têm normalmente apenas cerca de um décimo de milésimo de milímetro de diâmetro. Esse tamanho é pequeno demais para que apenas a luz das estrelas empurre o material para fora e conduza 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 das estrelas não consegue explicar completamente os ventos de R Doradus, os investigadores acreditam que outros processos devem desempenhar um papel importante. Observações anteriores utilizando o telescópio ALMA revelaram bolhas massivas subindo e descendo pela superfície da estrela.

“Mesmo que a explicação mais simples não funcione, existem alternativas interessantes a explorar”, diz Wouter Vlemmings, professor da Chalmers e co-autor do estudo. “Bolhas convectivas gigantes, pulsações estelares ou episódios dramáticos de formação de poeira podem ajudar a explicar como estes ventos são lançados.”

Mais sobre a pesquisa

O estudo, “Uma visão empírica da atmosfera estendida e do envelope interno da estrela assintótica do ramo gigante R Doradus II. Restringindo as propriedades da poeira com modelagem de transferência radiativa”, foi publicado na Astronomy & Astrophysics.

O trabalho faz parte do projeto interdisciplinar “A origem e destino da poeira em nosso Universo”, financiado pela Fundação Knut e Alice Wallenberg. O projeto é uma colaboração entre a Chalmers University of Technology 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 Chalmers University of Technology, na Suécia, exceto Gunnar Nyman, que está na Universidade de Gotemburgo.

A equipe usou o instrumento Sphere (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) no Very Large Telescope (VLT) no Observatório do Paranal, no Chile. O VLT é operado pelo ESO, o Observatório Europeu do Sul. A Suécia é um dos 16 estados membros do ESO.

Mais sobre o Star R Doradus

R Doradus é uma estrela gigante vermelha localizada a cerca de 180 anos-luz da Terra, na constelação meridional de Dorado, também conhecida como Peixe-Espada. Começou a sua vida com uma massa semelhante à do Sol, mas está agora a aproximar-se do fim da sua evolução estelar. A estrela é classificada como uma estrela AGB (AGB = ramo gigante assintótico).

As estrelas nesta fase perdem as suas camadas exteriores através 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 a taxas centenas ou mesmo milhares de vezes superiores. Daqui a vários bilhões de anos, espera-se que o Sol entre em uma fase semelhante e se assemelhe a R Doradus.