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Por que a estrela Betelgeuse pode virar supernova a qualquer momento

Uma das estrelas mais brilhantes do céu terrestre está ao fim de seu ciclo de vida e pode se tornar uma supernova, mas é difícil determinar exatamente quando

Desde o fim de 2019, astrônomos têm olhado com expectativa para Betelgeuse, uma estrela que compõe a constelação de Orion, conhecida pelas Três Marias que formam seu cinturão. A atenção é motivada pela ínfima, mas real, possibilidade de que em breve Betelgeuse exploda e vire uma supernova.

A morte da estrela já está prevista há décadas: Betelgeuse tem cerca de oito milhões de anos de idade e há aproximadamente 700 anos começou a perder seu brilho. Ainda assim, ela costuma ser uma das 10 estrelas mais brilhantes no céu terrestre. No início de janeiro de 2020, porém, ela escureceu acentuadamente e chegou ao seu patamar mais baixo já registrado.

A rápida e inédita diminuição da luz reavivou a expectativa da comunidade astronômica pela possível ocorrência de uma supernova na Via Láctea – fenômeno relativamente raro –, mas não há certeza de que a explosão seja mesmo iminente.

O brilho de Betelgeuse oscila em ciclos curtos de 14 meses e longos ciclos de seis anos. É possível que o escurecimento agora observado seja resultado da combinação desses dois ciclos, ou que a visão da estrela esteja obstruída por nuvens de gás e poeira que ela mesmo expele.

Quando a estrela se tornar uma supernova, momento em que ocorre a grande explosão, será um grande espetáculo astronômico – sua luz será observável de qualquer ponto do globo terrestre, mesmo durante o dia, por semanas ou meses.

Betelgeuse é uma supergigante vermelha com 10 a 20 vezes a massa do Sol e cerca de 1.000 vezes o seu raio. A 700 anos-luz de distância, ela pode se tornar a supernova mais próxima de que se tem registro, mas não o bastante para fazer qualquer tipo de dano à Terra. Estima-se que, se ocorresse até 50 anos-luz de distância, uma supernova poderia danificar a camada de ozônio, devido à radiação que é emitida na forma de raios X e gama.

O ciclo de vida de uma estrela

Fluxograma ilustrando as diferentes etapas do ciclo de vida de uma estrela

Glossário

Nebulosa

Todas as estrelas começam como nebulosas, nuvens gigantes de gás e poeira, cuja própria gravidade faz com que colapsem sobre si mesmas. Nesse processo, a massa da nebulosa fica progressivamente mais densa, fazendo com que partículas de gás entrem em colisão, o que gera calor.

Protoestrela

Conforme a nebulosa se adensa, há um elevamento de temperatura e pressão, e formam-se agrupamentos de gás quente em esferas, fase em que surgem as protoestrelas. Caso acumulem massa o suficiente, dão início ao processo de fusão nuclear – fonte de energia de uma estrela. Caso contrário, tornam-se anãs marrons.

Sequência principal

A maior parte das estrelas do Universo, incluindo o Sol, está na sequência principal de seu ciclo de vida e age como enormes reatores de fusão nuclear. O gás em seu núcleo se adensa a ponto de provocar a fusão de átomos de hidrogênio, gerando hélio e liberando energia. A estrela sobrevive no equilíbrio entre a força da gravidade – que pressiona para que a massa continue se adensando – e a energia sendo liberada no seu núcleo, que empurra para fora.

Gigantes e supergigantes vermelhas

Ao longo de milhões de anos, o hidrogênio usado na fusão se esgota, e o núcleo da estrela entra em colapso, tornando-se ainda mais denso e quente. Essas condições possibilitam que os átomos de hélio comecem a ser fundidos, dando origem a elementos mais pesados, como carbono e oxigênio. A energia liberada dessas fusões é ainda maior, o que causa uma expansão das camadas externas da estrela. O destino da estrela vai depender de seu tamanho. Se tiver massa baixa ou média, como o Sol, nesta fase ela é uma gigante vermelha. Se tiver massa alta, como a Betelgeuse, ela é uma supergigante vermelha.

Anã branca

Gigantes vermelhas, numa fase seguinte, não conseguem criar as condições de temperatura necessárias para sustentar a fusão de elementos cada vez mais pesados. As camadas exteriores se distanciam ao ponto em que a gravidade deixa de fazer efeito. Elas seguem se expandindo e formam uma nebulosa planetária. Enquanto isso, no núcleo da estrela, o combustível se esgota e a fusão cessa. Tudo o que resta é uma esfera incrivelmente densa e quente, chamada de anã branca – algo como se toda a massa do Sol fosse condensada no tamanho de um planeta como a Terra. Ao longo de milhões de anos, esse astro se resfria e dá origem, então, a uma anã negra.

Supernova

Betelgeuse é uma supergigante vermelha, o que significa que foi massiva o suficiente para seguir fazendo a fusão de elementos mais pesados – esse é o destino de estrelas com mais de 10 vezes a massa do Sol, aproximadamente. Ela deve seguir se expandindo e fundindo carbono, neônio, magnésio, silício, até formar, por fim, um núcleo de ferro. Quando se produz um núcleo de ferro, o processo de fusão nuclear deixa de gerar energia e passa a consumi-la. A fusão é então interrompida, e o equilíbrio de forças que mantém a estrutura da estrela é destruído. As camadas externas entram em colapso e colidem com o núcleo de ferro, ricocheteando em uma gigante onda de choque. A energia liberada nessa explosão dá origem a elementos mais pesados do que o ferro, que se espalham pelo Universo.

Estrela de nêutrons

A estrela de nêutrons é o que resta do núcleo da supergigante vermelha depois da supernova: um objeto tão condensado e quente, que pode conter toda a massa do Sol dentro de um diâmetro de 20 quilômetros. Essas estrelas podem resfriar ao longo de bilhões de anos, ou colidir com outros astros, resultando em buracos negros.

Buraco negro

Um resultado alternativo do colapso de uma supernova – caso o núcleo da estrela tenha mais de três vezes a massa do Sol, aproximadamente – é a criação de um buraco negro. Esses astros são ainda mais densos do que as estrelas de nêutrons, e geram uma força gravitacional tão intensa, que absorvem absolutamente tudo ao seu redor, até a luz.

O problema com as previsões

É difícil determinar exatamente quando uma estrela vai explodir: calcula-se que Betelgeuse se tornará uma supernova a qualquer momento nos próximos 100 mil anos. No tempo da história humana, essa é uma janela temporal de dimensão enorme, mas só representa 1,25% dos oito milhões de anos de vida da estrela.

É possível inclusive que amanhã a luz da explosão chegue à Terra e perceba-se que ela já tenha se tornado supernova há séculos. Isso ocorreria devido à sua distância. Se a estrela tiver morrido em algum momento depois do ano de 1320, aproximadamente, seu brilho ainda não teria nos alcançado.

Astrônomos nunca acompanharam os momentos que precedem uma supernova. Só observaram, até hoje, a luminosidade que segue a explosão. Os dados existentes sobre esse fenômeno são escassos, o que também atrapalha as previsões.

A mais recente supernova visível da Via Láctea ocorreu em 1604 e foi estudada pelo astrônomo Johannes Kepler. Por enquanto, Betelgeuse continua como uma importante fonte de informações sobre o comportamento das supergigantes vermelhas.

Colaborou Sariana Fernández

Estava errado: a primeira versão desse texto dizia que a estrela Betelgeuse tem 10 a 20 vezes a massa da Terra e cerca de 1.000 vezes o seu raio. Na verdade, a estrela tem 10 a 20 vezes a massa do Sol e cerca de 1.000 vezes o seu raio. A informação foi alterada às 17h17 do dia 28 de janeiro de 2020.

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