#94 – Temático: Esperando Betelgeuse

Notas do episódio

Neste programa contamos a história da estrela Betelgeuse que, no final de 2019, passou a apresentar um comportamento estranho, o que levou muita gente a acreditar que estava prestes a testemunhar um evento único. E astrônomos que estudam a estrela mais de perto levantaram hipóteses do que estava acontecendo. Quem nos ajuda a contar esta história é Geisa Ponte, mestranda em Astrofísica no Centro de Radioastronomia e Astrofísica Mackenzie, e Vladimir Jearim, pesquisador do Museu de Astronomia e Ciências Afins (MAST). GEISA: A gente ver uma comportamento inesperado e inédito que nunca tinha sido registrado nela e aí juntou com esse gatilho com as ondas gravitacionais que não se confirmou, então isso tudo levou a uma crescente de expectativa realmente, inclusive dentro da comunidade científica. OSCAR: Neste programa vou trazer a história de uma estrela chamada Betelgeuse que, no final do ano passado, começou a ter um comportamento estranho. SAMUEL: Astrônomos do mundo todo começaram a observar mais de perto e estudar o que poderia estar acontecendo. Isso também chamou a atenção de bastante gente…. que começou a acompanhar o assunto na internet com muita expectativa. Eu sou Samuel OSCAR: Eu sou o Oscar e esse é o Oxigênio OSCAR: Quem estava falando no começo do programa é a Geisa Ponte GEISA: Eu trabalho com astrofísica estelar observacional usando dados da missão espacial TESS da NASA para procurar variação de brilho de estrelas de emi solares. E para investigar como que essa variação de brilho tem a ver com o comportamento magnético dessas estrelas. E a gente vai falar um pouco sobre uma estrela que é muito diferente das quais eu trabalho. OSCAR: Eu de fora, assim leigo, você falando me pareceu dentro do assunto. Mas, pelo jeito, não é tanto assim. GEISA: É, bom, ainda é dentro de astrofísica estelar, né? Principalmente, observacional essa questão. SAMUEL: Mas antes de avançar mais no que estava acontecendo, a gente precisa falar sobre Betelgeuse. OSCAR: Além do nome do personagem, se você é fã do Guia do Mochileiro das Galáxias deve lembrar que o Ford Prefect é de um planeta perto dessa estrela. GEISA: Eu trabalho com estrelas que a gente diz que é pequena, estrelas pequenininhas do tipo solar e betelgeuse é muito muito grandona. Betelgeuse é mais ou menos 900 vezes o tamanho do sol. OSCAR: Para tentar dar uma ideia melhor , o tamanho de betelgeuse é equivalente à órbita de júpiter. Se a gente pegasse betelgeuse e colocasse no lugar do sol, ela engoliria mercúrio, vênus, a Terra, Marte e chegaria até júpiter. GEISA: Por que mais ou menos? Porque existe as imprecisões que são inerentes a medidas, análise, instrumentos tudo mais. Mas também porque ela pulsa, esse raio dela varia, ela é uma estrela pulsante SAMUEL: Betelgeuse fica na constelação de Orion. Se você quiser encontrar no céu, a melhor forma é primeiro procurar pelas três Marias VLADIMIR: Então a pessoa tem que identificar as três marias, a um lado e a outro das três marias quase a maneira diametral oposta você vai ter duas estrelas brilhantes. SAMUEL: Esse é o Vladimir. VLADIMIR: Meu nome é Vladimir Jearim de Pena Soares SAMUEL: Ele é pesquisador do Museu de Astronomia e Ciências Afins VLADIMIR: Vai ter uma estrela amarelada, avermelhada, brilhante e vai ter uma estrela branco-azulada. A avermelhada é Betelgeuse. GEISA: Isso, ela é bem vermelha, dá para notar que ela é bem vermelha. E ela vai estar na parte de baixo. Porque a gente está no hemisfério sul, então, na verdade, Orion está de cabeça para baixo. Então quando a gente está vendo a cintura dele, ali as três marias, a gente está vendo a cintura, o cinturão e você vai imaginar os braços onde você normalmente imaginaria a perna. Então ali que ela vai estar, na parte de baixo. E a parte de cima são as pernas que a gente imaginaria que são os braços. Mas é porque a gente está no hemisfério sul e a gente vê invertido de quem convencionou Orion ao contrário, que foram as culturas do hemisfério norte. OSCAR: Se você quiser ver a constelação, ela fica visível durante o nosso verão. Mas não é muito difícil de encontrar porque ela uma das estrelas mais brilhantes…. ou, pelo menos, era… SAMUEL: A Betelgeuse, se compararmos com o Sol, é muito mais jovem GEISA: Ela tem entre 8 ou 8,5 milhões de anos, se a gente compara com o Sol que tem 4,5 Bilhões de anos, então assim são ordens de grandeza muito diferentes. SAMUEL: Só que, por outro lado, ela é considerada uma Supergigante Vermelha, ou seja, é muito mais massiva que o Sol. GEISA: Ela tem cerca de 11, 12 massas solares atualmente porque ela perdeu muita massa ao longo da vida dela. A gente sabe que por ser muito muito mais massiva ela queima muito mais rápido esse combustível, então de fato ela vai ter um tempo de vida muito menor. SAMUEL: E, pelo que sabemos dos modelos de evolução estelar, ela está no final de sua vida GEISA: A gente sabe que isso está acontecendo justamente pela cor da luz que ela emite e pelo raio, pela densidade dela, a gente sabe que ela tá muito no finalzinho de vida dela. OSCAR: O Vladimir explicou que estrelas diferentes seguem caminhos diferentes. Uma estrela, na sua formação, acumula uma certa quantidade de massa. VLADIMIR : Dependendo dessa massa, ela vai ter um caminho evolutivo diferente. OSCAR: Vamos pegar uma estrela pequena como exemplo… OSCAR: Uma estrela se mantém pelo equilíbrio de duas forças. Uma delas vem das fusões que acontecem dentro dela. GEISA: Conforme essas fusões vão acontecendo lá, a gente tem uma produção de energia acontecendo no núcleo da estrela que ela promove o que a gente chama de pressão de radiação. Essa energia sendo produzida ela empurra o material para fora. E a gravidade empurra para dentro, então existe o equilíbrio. Então tem esse equilíbrio do que está empurrando para fora do que está empurrando para dentro. VLADIMIR: A medida que uma estrela vai avançando em sua evolução, basicamente, o que vai acontecendo é a transformação de um elemento leve em um elemento mais pesado. A vida da estrela começa com a transformação de hidrogênio em hélio. OSCAR: A estrela vive nesse equilíbrio entre a fusão e a gravidade. Até que o hidrogênio vai acabando e ela começa a contrair e esquentar até um ponto que passa a conseguir fundir o hélio…. VLADIMIR: O hélio do núcleo vai começar a se transformar em carbono. SAMUEL: E quando o seu combustível acabar, ela vai se contrair de novo e esquentar, mas dessa vez não vai conseguir fundir outros elementos mais pesados, se transformará em uma anã branca, vai esfriar e morrer…. MÚSICA PARA silenciosamente… OSCAR: Mas uma estrela massiva não para por aí. Ela consegue avançar na tabela periódica fundindo elementos cada vez mais pesados. Oxigênio, Neônio, silício…. A estrela se organiza como uma cebola com camadas de elementos cada vez mais pesados até o núcleo. VLADIMIR: Esse cenário que o núcleo vai ficando isolado e pesado e produzindo muita energia. E ao mesmo tempo, o exterior vai ficando isolado e frio […] vai chegar um momento que o núcleo não via ser mais capaz de se transformar em outra coisa SAMUEL: Isso acontece quando o núcleo começa a se transformar em ferro GEISA: O ferro é um elemento que quando você está sintetizando, a estrela está lá sintetizando, ao invés de ele produzir energia, ele demanda energia VLADIMIR: Aí começa a desandar tudo OSCAR: A estrela fica cada vez mais instável VLADIMIR: O núcleo isolado com muita energia, mas ao mesmo tempo tendo que ceder essa energia rapidamente para o entorno, então aí começam os pulsos térmicos. SAMUEL: Um hora as energias não se equilibram mais GEISA: E a gravidade vence VLADIMIR: Esse colapso súbito gera uma explosão… que chamamos explosão de supernova GEISA: É o evento mais energético da natureza que a gente fala que a supernova é, né? Porque justamente toda essa matéria foi comprimida num intervalo muito curto de tempo. A parte interna dela é transformada em energia e tudo mais e acontece uma coisa muito muito energética, um evento muito energético, explosivo, gigantesco. Joga todas as camadas para fora, emite vários tipos de radiação até muito perigosas para quem estiver lá por perto. Se tiver algum planeta, sistema planetário ali perto, vai sofrer as consequências, eu não queria estar lá perto… OSCAR: O fato é que, a partir de dezembro do ano passado, Betelgeuse começou a perder cada vez mais o seu brilho. GEISA: Ela começou a apresentar uma diminuição de brilho que foi, de certa forma, repentino. E ela começou a realmente a ficar muito muito mais fraquinha no céu assim ao ponto da gente conseguir com olho nu realmente identificar essa queda de brilho nela, né? SAMUEL: E essa queda de brilho fez muita gente acreditar que esse era um sinal que sua explosão poderia acontecer a qualquer momento. E isso acabou se juntando a uma outra notícia, de que pesquisadores teriam detectado ondas gravitacionais que poderia estar ligado com a estrela. GEISA: Que logo se desmentiu, viu que não tinha a ver porque não foi tão assim tão localizado na região da estrela. OSCAR: Mas a possível explosão acabou virando um assunto muito comentado no Twitter, o que levou a Geisa, que trabalha com divulgação científica, a criar um perfil para falar do assunto GEISA: Eu entendi que existia uma demanda das pessoas muito curiosas sobre essa estrela que estava para explodir a qualquer momento. E já tava saindo em jornal, já tava saindo na mídia. E também bastante astrônomos estrangeiros falando sobre isso e a gente não tinha ninguém especificamente falando sobre isso em português. SAMUEL: Então ela criou um perfil que responde todo dia a pergunta GEISA: Betelgeuse explodiu hoje? Aí eu boto todo dia lá não. As pessoas assinam, elas colocam notificação para receber minha postagem, porque elas querem ser notificadas caso aconteça a supernova. É muito engraçado porque provavelmente elas teriam a notícia antes por alguma outra forma, mas tem toda essa questão de bom humor do Twitter. GEISA: Eu também usei o perfil para falar de super gigantes vermelhas, explicar um pouco de astrofísica estelar. Então assim, foi uma coisa que eu usei como gancho, sabe, de atrair as pessoas para a divulgação científica. GEISA: E o dia que eu não posto o pessoal cobra. Cadê? Cadê Betelgeuse? Cadê você? E meu nome é Geisa, tem aquela questão das pessoas ficarem me chamando de Betelgeisa, então é uma coisa muito engraçada, é muito divertido. OSCAR: Mas para entender esse movimento todo no Twitter que a Geisa acompanhou, é preciso saber quão raro é uma supernova. GEISA: A gente tem registros de supernovas assim acontecendo não tão raramente, mas quando a gente está falando de outras galáxias. São eventos tão energéticos que a gente consegue detectar isso de outras galáxias. SAMUEL: O Vladimir conta, por exemplo, que uma supernova marcante foi a 1987a VLADIMIR: Em fevereiro de 1987, aparece um objeto novo no céu, aí todo mundo fica louco já com a possibilidade de se comunicar e fazer observações com telescópios com maior performance técnica. OSCAR: Essa supernova aconteceu na Grande Nuvem de Magalhães, fora da nossa galáxia, e foi possível observar a olho nu, ela apareceu como uma estrela fraca no céu. Para se ter uma ideia, a última supernova que tinha sido possível observar a olho nu foi descrita por Kepler em 1604. GEISA: Quando a gente fala de uma supernova dentro da nossa própria galáxia que seja observável, que esteja a uma distância que a gente consiga ver um espetáculo realmente que dure bastante tempo, isso é um evento bastante raro. SAMUEL: Uma supernova que aconteceu dentro da nossa galáxia foi a do ano 1006, que provavelmente é mais brilhante já registrada. estima-se que ela apareceu mais brilhante que Vênus. O pensador e estudioso persa, Avicena, descreveu assim OSCAR: Ela permaneceu por quase três meses, ficando cada vez mais fraca até desaparecer; no início ela era escura e verde, e depois começou a emitir faíscas o tempo todo, e então se tornou mais e mais esbranquiçada e, por fim, tornou-se mais fraca e desapareceu. GEISA: E essas outras que a gente sabe que aconteceram, que foram registradas na história assim, elas não foram a mesma distância que seria Betelgeuse. Betelgeuse está muito mais perto. SAMUEL: A supernova de 1987 estava aproximadamente a 160 mil anos luz. A de 1006, a 7 mil e 200 anos luz. Betelgeuse está por volta de 650 anos luz. GEISA: Então a gente veria a maior. A maior registrada pela a humanidade realmente. SAMUEL: Se Betelgeuse explodisse, nós receberíamos primeiro uma chuva de partículas chamadas neutrinos e logo depois a luz da explosão. GEISA: Haveria um aumento de brilho muito grande, muito grande mesmo. A expectativa é que seja comparável a uma lua cheia. Então isso duraria, a expectativa é que dure de algumas semanas a alguns meses, sendo possível ver durante o dia mesmo. OSCAR: A gente teria noites claras, né? Porque se for como uma lua, noite clara por algum tempo, algumas semanas talvez, né? GEISA: Sim, sim e se a gente pudesse ter uma Lua cheia no céu e Betelgeuse no céu a noite também, ia ser uma noite bem clara. GEISA: Seria, realmente, um evento muito inédito para a gente. Principalmente, para a nossa civilização que nunca, na nossa época, nos nossos contemporâneos da ciência moderna seria um evento realmente único. E a expectativa é que esse brilho dela a noite durasse talvez alguns anos. A gente poderia ver ela decaindo aquele brilho durante um tempo porque é um evento energético que ele vai ali depois se dissipando toda aquela energia e o brilho vai diminuindo com o tempo. OSCAR: Em fevereiro, o Observatório Europeu do Sul liberou duas imagens de Betelgeuse. A primeira era de janeiro de 2019 e ela aparecia como uma bola embaçada com o centro claro e amarelo, e o entorno alaranjado. GEISA: É uma das poucas estrelas que a gente consegue resolver o raio dela, apontando e fazendo a imagem dela a gente consegue realmente ver o tamanho dela, a gente consegue ver a bolota dela, não só aquele pontinho brilhante. OSCAR: A outra é de dezembro de 2019 e a forma de Betelgeuse estava diferente, Ela não tinha escurecido por inteira, a região sul estava bem mais apagada que a norte. GEISA: E dá para ver que realmente tinha alguma coisa acontecendo que diminuiu o brilha dela. A gente conseguiu ver, realmente, fazendo a imagem da estrela. GEISA: Betelgeuse é uma estrela que já variava esse brilho, mas ela nunca tinha variado nessa escala. ela nunca tinha perdido essa quantidade toda de brilho. No mínimo dela a gente calcula que ela perdeu cerca de 70% do brilho dela. SAMUEL: Foi em fevereiro que ela chegou a esse mínimo e então… voltou a se recuperar e chegou até a passar os 100% do brilho dela. GEISA: Já se recuperou, está novinha em folha. OSCAR: Mas isso não acaba a história porque astrônomos que estudam Betelgeuse levantaram hipóteses sobre o que estava acontecendo com ela. É aí que entra um artigo de Emily Levesque e Philip Massey. SAMUEL: A ideia deles era medir a temperatura de Betelgeuse para ver se batia com a redução de brilho que era observado. Essa medição é feita pela técnica da espectroscopia. VLADIMIR: Quando a gente fala de todos esses parâmetros das estrelas que temperatura, a composição, tudo que a gente sabe sobre as estrelas, a gente conta com um elemento importante e é o efeito da atmosfera da própria estrela na radiação da estrela. SAMUEL: A luz emitida passa pela atmosfera da própria estrela e o que compõe essa atmosfera acaba absorvendo parte dessa luz VLADIMIR: As estrelas em sua atmosfera acontece a absorção da radiação emitida de uma maneira particular dependendo da espécie química que se trata. Eles vão absorver a radiação de uma maneira diferente. Através do espectroscópio a gente separa, a gente consegue identificar os componentes da energia que está emitindo a estrela. E resulta que esses componentes apresentam uma riscas, apresentam umas evidências que parte da energia se perdeu. OSCAR: O que o espectroscópio faz é dividir essa luz em seus diferentes comprimentos de onda. OSCAR: E vendo onde a luz é absorvida OSCAR: É possível identificar quais são os elementos que formam a atmosfera da estrela. VLADIMIR: A gente consegue, dessa maneira, identificar se a estrela tem cálcio, se a estrela tem sódio, se a estrela tem oxigênio e tal. Então a gente em laboratórios aqui na Terra consegue reproduzir esse processo. Você tem uma lâmpada de sódio, por exemplo. A luz de sódio que é tão comum na iluminação pública. Então, a luz de sódio ela é gerada pela excitação dos átomos de sódio com uma corrente elétrica e tal. Essa luz de sódio emite uma luz que, se você colocar essa lâmpada para ver através de um espectroscópio, você consegue identificar que a luz de sódio apresentam uma certa digital, uma marca própria dela que se chama espectro. No caso das estrelas, o problema é o mesmo só que invertido. A gente não vê diretamente a luz emitida pela estrela através do espectroscópio, senão as marcas que deixam a absorção da luz a atmosfera da estrela. GEISA: A gente está falando de super gigantes vermelhas, nessa parte externa da atmosfera dela, elas já tem temperaturas bem baixas se a gente está comparando com o Sol. Quando a gente tem uma atmosfera bem mais fria como Betelgeuse a gente consegue detectar no espectro que você tira da estrela já sinais bem claros de algumas moléculas que é o caso do monóxido de titânio. OSCAR: O monóxido de titânio é um ótimo marcador para temperatura porque deixa marcas bem delimitadas em certas partes do espectro. E quanto menor a temperatura, maior a concentração da molécula e mais marcado é a absorção da luz. SAMUEL: Quando a gente olha o espectro procurando os comprimentos de onda que a molécula absorve SAMUEL: Quanto menor a temperatura, menos intensidade vai ter GEISA: Isso, você vê tanto em intensidade de queda, você vê que cai mais e também largura. Essa queda tem uma largura maior, uma absorção maior. SAMUEL: Então é possível comparar com modelos teóricos GEISA: Ou outras estrelas que já são bem conhecidas que você já calculou a temperatura, você sobrepõe essas bandas, essas transições específicas, você consegue calcular a temperatura delas. OSCAR: No caso desse estudo, eles compararam também com o espectro que já tinham de Betelgeuse de 2004. E o que acharam é que apesar de Betelgeuse estar menos brilhante, quando sobrepõe o espectro mais antigo com o de agora, a diferença não é tão grande. GEISA: Ela teria perdido no máximo, usando a maior barra de erros deles, 100 Kelvin. VLADIMIR: Essa diminuição de temperatura não bate bem com a grande diminuição de brilho da estrela. Então os autores propõe algo que é razoável, que a estrela pode ter experimentado uma dessas fases de instabilidade na qual ela perdeu parte da sua envoltória externa, parte das suas camadas externas e essas camadas se converteram em uma atmosfera densa. GEISA: Poderia ser realmente material ejetado, uma nuvem de poeira. Como se a estrela tivesse dado um arroto, jogou uma matéria para fora e isso poderia ser justificado pela absorção em certas faixas do espectro. E essa nuvem de poeira se desfaz com o tempo. Aquilo vai se desfazendo e a luz volta a conseguir atravessar o meio como era antes. SAMUEL: E isso faz sentido com uma estrela em fim de vida GEISA: Sim, sim ela vai ejetando matéria. Ela já está em uma situação de evolução da vida dela que ela já não consegue manter tão bem aquele equilíbrio entre a pressão de radiação e a gravidade. Então, é uma estrela que pulsa, a gente já sabe que ela é uma estrela variável, ela é reconhecidamente uma estrela que varia o brilho dela. Então a gente já sabe que essa é uma estrela muito instável pela idade avançada dela. Isso é uma coisa que não é só ela que faz, outras estrelas também que tão nessa fase final de vida, elas também demonstram esse tipo de comportamento de começar a expulsar material. E isso é bem reconhecido, é bem estudado. SAMUEL: Então a queda no brilho é realmente um sinal do fim de Betelgeuse. Mas não como algumas pessoas esperavam. GEISA: Então quando a gente fala que é realmente a qualquer momento que ela pode explodir a gente tem que levar em consideração que isso é em uma escala de tempo astronômica. Então assim, dependo da massa podem viver de milhões a bilhões de anos. Uma estrela muito massiva como Betelgeuse ela vive só em uma escala de milhões de anos, ela consome aquele combustível muito rápido. Então ela vive muito menos, mas ainda assim são milhões de anos. E quando a gente fala de a qualquer momento explodir, a gente está falando de agora a 100 mil anos. 100 mil para a gente na escala de vida humana é muito, mas para uma estrela é nada é a qualquer momento, realmente. Pode acontecer agora, pode já ter acontecido há talvez, sei lá, vamos supor 300 anos atrás ela já pode ter explodido, mas a gente não tem ainda acesso a informação, porque ainda vai levar 350 anos para essa informação chegar até aqui. Ela já pode ter explodido. Se ela explodiu há 600 anos atrás, a gente ainda não sabe. Então isso já pode ter acontecido ou pode levar mais 100 mil anos para acontecer. GEISA: É porque a gente trabalha com barras de erro, a gente trabalha com probabilidade.Tudo em ciência a gente usa probabilidade. A gente está sujeito a questões observacionais, limitações do instrumentos, limitações de modelos, de cálculo. Então, tudo a gente tem barra de erro. A gente tem que ter um intervalo de segurança para a gente afirmar alguma coisa. Por isso, também a gente não tem nunca como dizer exatamente quando ela vai explodir ou se já explodiu. Só quando realmente a gente tiver essa informação concreta chegando aqui que seria os neutrinos e logo em seguida a luz da explosão em si que a gente via ter certeza. VLADIMIR: As pessoas querem ver de fato o capítulo final, né? Como quando você compra o livro, você começa e vê que o livro é emocionante, mas tem muito personagem que não é necessário, você vai diretamente para o final porque você quer saber se o casal fica junto ou não. Não é o caso, né? A estrela vai experimentar e a gente está vendo isso, vai experimentar diferentes processos violentos, a gente vai acompanhar essa agonia e a gente vai aprender muita coisa sobre as fases finais das estrelas. GEISA: Quem realmente estava analisando, vendo essa questão de comportamento da estrela mais de perto, usando dados observacionais e tudo mais. As pessoas tinham bastante cautela para afirmar essa questão de vai explodir, não vai explodir. E, principalmente, o que a gente estava buscando, a gente que é astrônomo profissional mesmo, a gente olha muito mais com curiosidade. Lógico que tem aquela esperança interna de será que eu vou ter a sorte de testemunhar uma supernova? Porque é um evento muito raro, ainda mais na nossa galáxia e há uma distância que é biologicamente segura, mas que daria um espetáculo gigantesco no céu de semanas há meses, né? SAMUEL: Os astrônomos vão continuar acompanhando e aprendendo sobre o fim de vida das estrelas. Já para a gente só resta torcer que a Geisa não precise ficar 100 mil anos postando “não” no Twitter. OSCAR: Vamos torcer que ela já tenha explodido e os neutrinos e a luz da explosão estejam a caminho e que a gente tenha a sorte de ver essa supernova. OSCAR: O episódio foi apresentado por mim, Oscar Freitas Neto, e por Samuel Ribeiro. A produção deste episódio foi feita por mim. OSCAR: As trilhas são do site Blue Dot Sessions e também feitas por mim. A coordenação é da professora Simone Pallone, do Labjor. OSCAR: E se você gosta do Guia dos Mochileiros das Galáxias, o livro de Douglas Adams citado no início deste podcast, não deixe de ouvir o nosso episódio 42 que tratou do livro e da relação do autor com a ficção científica. SAMUEL: Você pode nos acompanhar nas redes sociais. Estamos no Facebook, no Instagram e no Twitter. É só procurar por Oxigênio Podcast. OSCAR: E você também pode deixar a sua opinião sobre este episódio e sugerir temas para os próximos programas. Basta deixar o seu comentário na plataforma de streaming que utiliza. Até a próxima! ______________________________________ Músicas “VK Talis – Minimal no Effects” por Blue Dot Sessions “Keffel” por Blue Dot Sessions “Haena” por Blue Dot Sessions “Supernova” por Oscar Freitas Neto “The Consulate” por Blue Dot Sessions “The Bus at Dawn” por Blue Dot Sessions “Undying” por Blue Dot Sessions “Villano” por Blue Dot Sessions