Por mais de 400 anos, astrônomos profissionais e amadores têm um interesse especial em observar as estrelas Mira, uma classe de gigantes vermelhos variáveis famosos por pulsações que duram de 80 a 1.000 dias e fazem com que seu brilho aparente varie dez vezes mais. ou mais durante um ciclo.
Uma equipe internacional de astrônomos liderada por Guy Perrin do Observatório de Paris / LESIA (Meudon, França) e Stephen Ridgway do Observatório Nacional de Astronomia Óptica (Tucson, Arizona, EUA) usou técnicas interferométricas para observar os ambientes próximos de cinco estrelas Mira, e ficaram surpresos ao descobrir que as estrelas estão cercadas por uma concha quase transparente de vapor d'água e possivelmente monóxido de carbono e outras moléculas. Essa concha dá às estrelas um tamanho aparente enganosamente grande. Ao penetrar nessa camada usando a luz combinada de vários telescópios, a equipe descobriu que as estrelas Mira provavelmente têm apenas a metade do tamanho que se acreditava anteriormente.
"Essa descoberta resolve inconsistências incômodas entre observações do tamanho de estrelas Mira e modelos que descrevem sua composição e pulsações, que agora podem ser vistas como geralmente concordantes entre si". Ridgway explica. "A imagem revisada é que as estrelas Mira são estrelas muito luminosas e relativamente normais do ramo gigante assintótico, mas têm uma pulsação ressonante que impulsiona sua grande variabilidade."
As estrelas Mira são particularmente interessantes, pois têm tamanho semelhante ao Sol e estão passando por um estágio final do mesmo caminho evolutivo que todas as estrelas de massa solares, incluindo o Sol, experimentarão. Portanto, essas estrelas ilustram o destino do nosso Sol daqui a cinco bilhões de anos. Se uma estrela assim, incluindo sua concha circundante, estivesse localizada na posição do Sol em nosso sistema solar, sua concha vaporosa se estenderia além da órbita de Marte.
Embora sejam realmente muito grandes em diâmetro (até algumas centenas de raios solares), estrelas gigantes vermelhas são semelhantes a olhos humanos sem ajuda na Terra, e mesmo os maiores telescópios não conseguem distinguir suas superfícies. Esse desafio pode ser superado através da combinação de sinais de telescópios separados, usando uma técnica chamada interferometria astronômica, que permite estudar detalhes muito pequenos nas proximidades das estrelas de Mira. Em última análise, as imagens das estrelas observadas podem ser reconstruídas.
As estrelas de Mira recebem o nome do primeiro objeto conhecido, Mira (ou Omicron Ceti). Uma explicação possível para sua variabilidade significativa é que grandes quantidades de material, incluindo poeira e moléculas, são produzidas durante cada ciclo. Esse material bloqueia grande parte da radiação estelar de saída, até que o material se dilua pela expansão. O ambiente próximo das estrelas de Mira é, portanto, muito complexo, e as características do objeto central são difíceis de observar.
Para estudar o ambiente próximo dessas estrelas, a equipe liderada por Perrin e Ridgway realizou observações na matriz de telescópios ópticos por infravermelho (IOTA) do Observatório Astrofísico Smithsonian no Arizona. O IOTA é um interferômetro estelar de Michelson, com dois braços formando uma matriz em forma de L. Opera com três coletores que podem ser localizados em estações diferentes em cada braço. No presente estudo, foram feitas observações em vários comprimentos de onda, usando diferentes espaçamentos do telescópio, variando de 10 a 38 metros.
A partir dessas observações, a equipe conseguiu reconstruir a variação do brilho estelar na superfície de cada estrela. Detalhes até 10 mili-segundos de arco podem ser detectados. Para comparação, à distância da Lua, isso corresponderia a ver características de até 20 metros de tamanho.
As observações foram feitas em comprimentos de onda no infravermelho próximo, que são de particular interesse para o estudo do vapor de água e monóxido de carbono. O papel desempenhado por essas moléculas foi suspeitado há alguns anos pela equipe e confirmado de forma independente por observações no Observatório Espacial Infravermelho. As novas observações usando o IOTA demonstram claramente que as estrelas Mira estão rodeadas por uma camada molecular de vapor de água e, pelo menos em alguns casos, de monóxido de carbono. Essa camada tem uma temperatura de cerca de 2.000 K e se estende a cerca de um raio estelar acima da fotosfera estelar, ou aproximadamente 50% do diâmetro observado das estrelas Mira na amostra.
Estudos interferométricos anteriores de estrelas Mira levaram a estimativas de diâmetros estelares influenciados pela presença da camada molecular e, portanto, foram superestimados. Este novo resultado mostra que as estrelas Mira são cerca de metade do tamanho que se acreditava anteriormente.
As novas observações apresentadas pela equipe são interpretadas na estrutura de um modelo que preenche a lacuna entre observações e teoria. O espaço entre a superfície da estrela e a camada molecular provavelmente contém gás, como uma atmosfera, mas é relativamente transparente nos comprimentos de onda observados. Na luz visível, a camada molecular é bastante opaca, dando a impressão de que é uma superfície, mas no infravermelho é fina e a estrela pode ser vista através dela.
Este modelo é o primeiro a explicar a estrutura das estrelas Mira ao longo de uma ampla gama de comprimentos de onda espectrais, do visível ao infravermelho médio e a ser consistente com as propriedades teóricas de sua pulsação. No entanto, a presença da camada de moléculas muito acima da superfície estelar ainda é um tanto misteriosa. A camada é muito alta e densa para suportar apenas a pressão atmosférica. As pulsações da estrela provavelmente desempenham um papel na produção da camada molecular, mas o mecanismo ainda não está esclarecido.
Como as estrelas Mira representam um estágio evolutivo tardio das estrelas parecidas com o Sol, será muito interessante descrever melhor os processos que ocorrem dentro e ao redor deles, como um prenúncio do destino esperado do próprio Sol no futuro distante. As estrelas Mira lançam grandes quantidades de gás e poeira no espaço, tipicamente cerca de um terço da massa terrestre por ano, fornecendo mais de 75% das moléculas da galáxia. O carbono, nitrogênio, oxigênio e outros elementos de que somos feitos foram produzidos principalmente no interior de tais estrelas (com elementos mais pesados provenientes de supernovas) e, em seguida, são devolvidos ao espaço através dessa perda de massa para se tornar parte de novas estrelas e planetas . A técnica de amadurecimento da interferometria está revelando detalhes da atmosfera de Mira, aproximando os cientistas de observar e entender a produção e a ejeção de moléculas e poeira, pois essas estrelas recicilam seu conteúdo em escala astronômica.
O artigo "Revelando Mira estrela atrás das moléculas: confirmação do modelo da camada molecular com interferometria no infravermelho próximo de banda estreita"? de Perrin et al., aparecerá em uma edição futura da revista Astronomy & Astrophysics.
Fonte original: NOAO News Release
