Astrônomos observaram diretamente pela primeira vez padrões de granulação na superfície da estrela gigante vermelha π1 Gruis localizada fora do Sistema Solar.
© ESO/VLT (superfície da estrela gigante vermelha π1 Gruis)
Situada a 530 anos-luz de distância da Terra na constelação do Grou, π1 Gruis é uma estrela gigante vermelha fria. Possui cerca da mesma massa do Sol, mas é 350 vezes maior e várias milhares de vezes mais brilhante. O nosso Sol irá também aumentar de tamanho, tornando-se uma gigante vermelha semelhante a esta, daqui a cerca de 5 bilhões de anos.
O nome π1 Gruis vem do sistema de designação Bayer. Em 1603 o astrônomo alemão Johann Bayer classificou 1564 estrelas, dando-lhes nomes compostos por uma letra grega seguida do nome da constelação onde se encontravam. De modo geral, dava-se às estrelas nomes com letras gregas relativas ao seu brilho aparente quando vistas a partir da Terra, sendo que a mais brilhante era designada por Alfa (α). A estrela mais brilhante da constelação do Grou é por isso designada Alfa Gruis. π Gruis corresponde, na realidade, a um par de estrelas de cores contrastantes que nos aparecem próximas no céu, a segunda naturalmente com o nome de π2 Gruis. São estrelas suficientemente brilhantes para poderem ser observadas com um par de binóculos. Nos anos 1830 Thomas Brisbane notou que π1 Gruis era ela própria um sistema binário de estrelas situado muito mais próximo de nós. Annie Jump Cannon, a quem se atribui a criação do Sistema de Classificação Espectral de Harvard, foi a primeira a descobrir, em 1895, o espectro peculiar de π1 Gruis.
Uma equipe internacional de astrônomos liderada por Claudia Paladini (ESO) usou o instrumento PIONIER montado no Very Large Telescope do ESO para observar π1 Gruis com o maior detalhe conseguido até agora. A equipe descobriu que a superfície desta gigante vermelha tem apenas algumas células convectivas, ou grânulos, cada um com cerca de 120 milhões de km de dimensão, cerca de um quarto do diâmetro da estrela. Os grânulos são padrões de correntes de convecção no plasma de uma estrela. À medida que o plasma aquece no centro da estrela, expande-se e sobe até à superfície, esfriando depois nas fronteiras mais exteriores e tornando-se mais escuro e denso, descendo por isso de volta ao centro. Este processo continua durante bilhões de anos, desempenhando um papel principal em muitos processos astrofísicos, incluindo transporte de energia, pulsação, ventos estelares e nuvens de poeira em anãs marrons. Para comparação, apenas um destes grânulos estenderia-se desde o Sol até depois da órbita de Vênus. As fotosferas de muitas estrelas gigantes encontram-se obscurecidas por poeira, o que dificulta as observações. No entanto, no caso da π1 Gruis, e apesar de haver poeira longe da estrela, este efeito não é significativo nas novas observações infravermelhas.
π1 Gruis é um dos membros mais brilhantes da rara classe S de estrelas, a qual foi inicialmente definida pelo astrônomo americano Paul W. Merrill para agrupar estrelas com espectros similarmente incomuns. As estrelas π1 Gruis, R Andromedae e R Cygni tornaram-se os protótipos deste tipo. Os seus espectros peculiares são agora conhecidos como sendo o resultado do processo de captura lenta de nêutrons, responsável pela criação de metade dos elementos mais pesados que o ferro.
Quando π1 Gruis gastou todo o hidrogênio que tinha para queimar, há muito tempo atrás, esta estrela anciã terminou a primeira fase da sua fusão nuclear. A estrela diminuiu de tamanho quando ficou sem energia, o que fez com que aquecesse a uma temperatura de mais de 100 milhões de graus. Estas temperaturas extremas deram origem à próxima fase da estrela, que começou então a queimar hélio, transformando-o em átomos mais pesados como o carbono e o oxigênio. O núcleo intensamente quente expeliu as camadas mais externas da estrela, fazendo com que esta aumentasse o seu tamanho em centenas de vezes relativamente ao tamanho original. A estrela que vemos hoje é uma gigante vermelha variável. Até agora, a superfície de uma destas estrelas nunca tinha sido observada com tanto detalhe.
Em termos de comparação, a fotosfera do Sol contém cerca de 2 milhões de células convectivas, com diâmetros típicos de apenas 2.000 km. A enorme diferença nas células convectivas destas duas estrelas pode ser explicada em parte pelas suas gravidades de superfície variáveis. π1 Gruis tem apenas 1,5 vezes a massa do Sol mas é muito maior, o que resulta numa gravidade de superfície muito menor e em apenas alguns grânulos extremamente grandes.
Enquanto estrelas com massas maiores que 8 massas solares terminam as suas vidas em explosões de supernova, as estrelas com menos massa, como esta, expelem gradualmente as suas camadas exteriores, dando origem a nebulosas planetárias espetaculares. Estudos anteriores de π1 Gruis tinham revelado uma concha de material a 0,9 anos-luz de distância da estrela central, que se pensa ter sido ejetada há cerca de 20.000 anos atrás. Este período relativamente curto da vida de uma estrela dura apenas algumas dezenas de milhares de anos, comparado com a vida total de cerca de vários bilhões, e por isso estas observações mostram um novo método para investigar esta fase efêmera das gigantes vermelhas.
Estes novos resultados foram publicados esta semana na revista Nature.
Fonte: ESO
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