Mistério do 'grande escurecimento' de Betelgeuse resolvido por fotobomba de satélite - Nerd Ciência
Mistério do 'grande escurecimento' de Betelgeuse resolvido por fotobomba de satélite
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No final de 2019, poucos meses antes da pandemia de COVID-19 engolir o globo, grande parte do mundo estava preocupado com um ponto de luz avermelhado e desbotado a mais de 500 anos-luz de distância. Betelgeuse, a estrela supergigante vermelha facilmente reconhecível como o "ombro" direito da constelação de Órion, de repente e misteriosamente diminuiu por mais de um fator de dois. Alguns astrônomos especularam que estava prestes a explodir como uma supernova – um evento previsto para ocorrer nos próximos 100.000 anos ou mais. No início de fevereiro de 2020, no entanto, o desbotamento havia parado e, em semanas, a estrela havia retornado ao seu brilho normal, o que deixou os pesquisadores com dúvidas persistentes sobre esse episódio bizarro que eles chamaram de "Grande Escurecimento".
As respostas surgiram gradualmente de uma série de observatórios que esbanjavam atenção à estrela. Primeiro, uma equipe de pesquisadores que usou o Telescópio Espacial Hubble para observar Betelgeuse antes, durante e depois do evento relatado que uma ejeção massiva de material quente da superfície da estrela criou uma nuvem de poeira obscurecedora que levou ao aparente desvanecimento. Em seguida, uma equipe diferente usando dados do Observatório Weihai na China descobriu que a temperatura de Betelgeuse havia despencado durante o Grande Escurecimento em pelo menos 170 kelvins, e os pesquisadores atribuído o mergulho não para uma nuvem de poeira, mas sim para uma mancha escura muito grande e relativamente fria, eles concluíram que deve ter se formado brevemente na superfície da estrela. Finalmente, outra equipe usou observações com o Very Large Telescope no Chile para concluir que ambos os cenários estavam corretos. Neste modelo híbrido, o surgimento de uma mancha escura no hemisfério sul da estrela baixou as temperaturas ao redor e cuspiu uma bolha de gás quente. Uma enorme nuvem de poeira que bloqueava a luz das estrelas se formou a partir desse material que escapava à medida que esfriava, criando o Grande Escurecimento.
Agora, um telescópio não convencional – uma câmera em um satélite meteorológico – entrou na mistura com outro novo conjunto de observações. Depois de perceber que Betelgeuse aparece no campo de visão do satélite de observação da Terra do Japão Himawari-8, três estudantes de pós-graduação da Universidade de Tóquio decidiram examinar mais de perto as imagens de arquivo capturadas pelo satélite durante o Grande Escurecimento. Seus resultados, Publicados dentro Astronomia da Natureza, apoiam a hipótese dupla, ao mesmo tempo em que levantam a excitante possibilidade de que os dados de outros satélites meteorológicos possam ser reaproveitados para uma ampla gama de observações astronômicas. O estudo das imagens do Himawari-8 inspirou a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica a explorar se um de seus próprios satélites pode replicar as descobertas.
"É muito inteligente o que eles fizeram", diz Andrea Dupree, astrofísica do Instituto Harvard-Smithsonian de Astrofísica, que está familiarizada com a pesquisa. "E, claro, adorei o resultado." Dupree liderou o estudo anterior que usou dados do Hubble para vincular o Great Dimming a Betelgeuse, que arrotou uma nuvem de poeira – uma conclusão que ela observa que foi inicialmente recebida com muito debate.
Dupree não é estranho ao uso de métodos não convencionais para fazer observações complicadas. De abril a agosto, a órbita da Terra ao redor do Sol traz Betelgeuse tão perto da nossa estrela no céu que o brilho resultante atrapalha as observações da maioria dos telescópios no solo ou em órbita baixa da Terra. Um telescópio posicionado em outro lugar do sistema solar ou em certas órbitas altas especiais ao redor da Terra ainda poderia ter uma visão desimpedida. Estimulado pelo Great Dimming, no início de 2020, Dupree entrou em contato com funcionários do Goddard Space Flight Center da NASA para pedir o uso da espaçonave STEREO-A da agência, que orbita o sol em vez da Terra, para dar outra olhada em Betelgeuse durante os meses de verão. Mas, apesar de sua própria criatividade, Dupree diz que nunca pensou em usar um satélite meteorológico.
A ideia de empregar os dados do Himawari-8 começou com um Tweet. Enquanto percorria o Twitter, o autor principal, Daisuke Taniguchi, viu um post sobre a lua da Terra bombardeando algumas das imagens de Himawari-8. Ele se perguntou se o satélite meteorológico também poderia ser usado para observar Betelgeuse. Foram vários os benefícios que tornaram a ideia intrigante. "Os telescópios terrestres inevitavelmente sofrem com a atmosfera da Terra e não podem observar muitas partes das faixas de comprimento de onda do infravermelho", diz Taniguchi. E embora os telescópios espaciais não tenham essa barreira, a competição para obter tempo de observação neles é "muito severa".
Então, Taniguchi entrou em contato com o colega de pós-graduação e eventual coautor do estudo, Kazuya Yamazaki, para ver se eles poderiam contornar a competição e fazer suas próprias observações. No início, Yamazaki lembra: "Eu não estava totalmente confiante porque [in Himawari-8's images] as estrelas são muito escuras, comparadas com a lua." Mas junto com Taniguchi e um terceiro aluno de pós-graduação, o coautor do estudo Shinsuke Uno, Yamazaki decidiu tentar.
Quando cai dentro do campo de visão do Himawari-8, Betelgeuse não é tão difícil de ver – aparece como um ponto pairando bem na borda do disco da Terra. Ele também se beneficia de ser brilhante em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, aumentando suas chances de registro em detectores de satélites meteorológicos, que não são projetados para aplicações astronômicas. Mas simplesmente encontrar a estrela em imagens de satélite é uma coisa – usar os dados para realizar medições estelares reais de alta precisão é outra. A disputa de dados, diz Yamazaki, foi a parte mais árdua e demorada do estudo.
Inspirado pelo resultado do Himawari-8, Dupree contou com a ajuda de Jon Fulbright, cientista de calibração da equipe de qualidade de produto da série de satélites de monitoramento climático Geostationary Operational Environmental Satellite-R (GOES-R) da NASA e da NOAA, para ver se essas naves espaciais poderiam ajudar a replicá-lo. No momento da redação deste artigo, a Fulbright ainda está tentando extrair informações sobre Betelgeuse dos dados do GOES-R e está lidando com conversões de unidades onerosas e redimensionamento de pixels necessários para a tarefa. Os benefícios de usar uma fonte de dados tão pouco convencional, diz ele, nem sempre superam as desvantagens.
"Vou para frente e para trás sobre se isso é uma coisa única", diz Fulbright. Assim como a equipe japonesa, ele e seus colegas suspeitam que, para que essa nova abordagem atinja todo o seu potencial, métodos melhores devem ser desenvolvidos para preencher as lacunas entre os conjuntos de dados meteorológicos e astronômicos. Mas essas possíveis sinergias com a astronomia só podem surgir se as novas gerações de satélites de observação da Terra forem projetadas com elas em mente. "Talvez", diz ele, "algo assim faça as ideias das pessoas funcionarem".
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