Betelgeuse muda de forma ao ritmo de Siwarha, a estrela que orbita no seu interior

Betelgeuse, a supergigante vermelha que marca o ombro de Orion, não é perfeitamente redonda, e o grau em que se afasta da circularidade parece sincronizado com uma segunda estrela. Novos mapas de rádio mostram a atmosfera exterior da gigante a esticar-se numa ligeira forma oval quando a sua companheira, Siwarha, se afasta até ao ponto mais distante da estrela, e a relaxar de volta para um círculo quando a companheira passa à sua frente ou atrás dela.

Este padrão é impressionante porque Siwarha não orbita Betelgeuse a uma distância segura. Ela viaja através da atmosfera extensa da gigante, a pouco mais do dobro do raio da estrela a partir do seu centro, pelo que a mudança de forma funciona como as ondulações num lago que denunciam algo a mover-se debaixo da superfície. “Esta companheira orbita tão perto da estrela que chega a atravessar a sua atmosfera extensa”, disse Lynn Matthews, do Haystack Observatory do MIT, que liderou o estudo.

As mesmas observações trazem um segundo resultado. A atmosfera recuperou em grande parte do Grande Escurecimento, o episódio em que Betelgeuse atingiu o seu brilho mais fraco em mais de um século de registos. O gás que tinha arrefecido de forma invulgar antes do escurecimento brilha agora a cerca de 3500 kelvin, próximo da temperatura da superfície visível da estrela.

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Betelgeuse é uma das duas supergigantes vermelhas mais próximas, uma estrela massiva nos últimos estágios da sua vida que um dia explodirá como supernova. A forma como estas estrelas libertam as suas camadas exteriores antes disso acontecer molda a nuvem que deixam para trás, e uma companheira a atravessar essas camadas é um novo ingrediente na história.

Como as ondas de rádio permitem aos astrónomos dissecar a atmosfera de uma estrela

A equipa, que incluiu investigadores do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, da Universidade de Manchester e do Observatório Europeu do Sul, combinou dois instrumentos. O Very Large Array, no Novo México, cobriu as frequências mais baixas, e o ALMA, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, no Chile, cobriu as mais altas. Juntos, observaram Betelgeuse em sete frequências, de 22 a 485 gigahertz, em campanhas entre 2021 e 2026.

Cada frequência provém de uma profundidade diferente. As frequências mais altas veem o gás mais próximo da superfície visível, as mais baixas veem camadas mais afastadas, pelo que o conjunto constrói uma imagem camada por camada da atmosfera, desde logo acima da superfície até várias vezes o raio da estrela. Betelgeuse é uma das maiores estrelas no céu em tamanho aparente, pelo que ambos os conjuntos de antenas a resolvem como um disco, e não como um ponto. “Foi a combinação dos dados incríveis do NSF VLA e do ALMA que nos deu um resultado convincente aqui”, disse Matthews. “O facto de podermos usar estas instalações para realmente resolver os discos de estrelas próximas é fantástico.”

Para cada imagem, a equipa ajustou um disco elíptico e registou o seu tamanho, a sua orientação, a sua temperatura de brilho e a sua elipticidade, uma medida de quão longe a forma se afasta de um círculo. Depois, alinharam essas elipticidades com a posição prevista da companheira, obtida a partir de uma órbita publicada, e adicionaram três medições anteriores de outros estudos de rádio.

Tiveram pouca escolha senão procurar Siwarha indiretamente. Assumindo uma estrela com cerca do dobro do raio do Sol a aproximadamente 12 000 kelvin, o seu próprio brilho de rádio a 44 gigahertz seria de cerca de 0,1 microjansky, mais de dez vezes demasiado fraco para ser detetado em qualquer tempo de observação plausível. Mesmo nas bandas mais altas do ALMA, onde seria mais brilhante, fica abaixo do ruído nas imagens. Durante essas observações do ALMA, a companheira estava também quase em frente da estrela, a apenas cerca de 23 miliarcosegundos do seu centro.

Uma camada mais fria, uma concha mais quente e uma estrela de volta ao normal

Meses antes do Grande Escurecimento, um estudo liderado por Matthews descobriu a atmosfera de Betelgeuse a 44 gigahertz na sua temperatura de brilho mais baixa em 30 anos, um sinal de que uma onda de choque da convecção no interior da estrela tinha perturbado o gás exterior. A estrela expeliu mais tarde material que formou poeira e bloqueou parcialmente a nossa visão dela.

As novas medições mostram essas temperaturas de volta ao intervalo das observações de rádio feitas aproximadamente nas últimas três décadas. A 22 gigahertz, o gás atinge cerca de 3500 kelvin a cerca de 2,7 vezes o raio da estrela, comparável à temperatura da superfície, entre 3476 e 3650 kelvin. Esse pico de temperatura situa-se agora mais longe do que nas medições feitas antes de 2016, o que os autores interpretam como uma possível mudança na forma como a densidade da atmosfera diminui com a altitude.

Mais perto, os dados do ALMA na frequência mais alta, que alcançam mais perto da superfície do que qualquer medição de rádio anterior, encontraram gás a cerca de 2200 kelvin a 1,2 vezes o raio. Isto é mais de 1000 graus mais frio do que a superfície visível e confirma um mínimo de temperatura há muito suspeitado entre a superfície e a cromosfera mais quente acima dela. A camada fria alinha-se com a MOLsphere, uma concha de gás molecular inferida a partir de observações infravermelhas. Em todas as frequências, as temperaturas de rádio também são inferiores às inferidas a partir da luz ultravioleta às mesmas altitudes, o que aponta para gás frio misturado com o material cromosférico quente.

Para escala, Betelgeuse abrange cerca de 44 miliarcosegundos no céu. Colocada onde está o Sol, a sua superfície visível alcançaria para além da órbita de Marte.

Uma companheira que demorou décadas a ser confirmada

Betelgeuse tem há muito alternado entre brilho e escuridão em dois ritmos, um de cerca de 400 dias e um mais lento de cerca de 2100 dias, próximo de seis anos, cuja causa permaneceu pouco clara. Dois estudos independentes concluíram que o ciclo lento provém de uma companheira a orbitar dentro da atmosfera extensa a cerca de 2,3 vezes o raio da estrela. Uma equipa de imagem speckle reportou então uma deteção provisória e deu-lhe o nome de Siwarha, árabe para “a sua pulseira”, numa alusão ao próprio nome de Betelgeuse, “a mão de al-Jawza”. O nome é agora oficial na União Astronómica Internacional.

Surgiram mais evidências. Espetros ultravioleta do Telescópio Espacial Hubble mostraram formas de linha e velocidades que acompanham a órbita da companheira, que os seus autores interpretaram como uma esteira a arrastar-se atrás dela. A confirmação mais forte veio de imagens diretas com o instrumento SPHERE no Very Large Telescope do ESO, que detetou a companheira na sua posição prevista. O resultado de rádio adiciona um tipo diferente de assinatura: o efeito da companheira na forma da própria gigante.

O que os mapas de rádio não resolvem

A elipticidade é pequena em todas as bandas e em todas as épocas, e a tendência assenta num número limitado de observações dispersas pela órbita. Os autores descrevem o resultado como consistente com perturbações periódicas pela companheira, não como prova, e dizem que são necessárias mais épocas cobrindo um leque mais amplo de frequências e fases orbitais para o confirmar.

Há também um enigma nos dados. A elipticidade acompanha a companheira através das frequências, mas a orientação da oval que melhor se ajusta não coincide entre elas. As bandas mais altas do ALMA colocam o seu eixo longo entre 31 e 47 graus, as duas bandas mais baixas do ALMA a cerca de 140 graus e o VLA a aproximadamente 90 a 120 graus. Uma explicação possível é que cada frequência amostra uma fatia diferente de uma perturbação tridimensional, como a esteira proposta a partir dos dados do Hubble, mas isso permanece por testar.

A equipa também procurou nas imagens manchas brilhantes ou assimetrias perto da posição prevista da companheira e não encontrou nenhuma que pudesse ser inequivocamente atribuída a ela, em parte devido à resolução modesta em algumas frequências e à posição incómoda da companheira durante as observações mais nítidas. A natureza da própria Siwarha, incluindo a sua massa e tipo, ainda é debatida. Se se vier a revelar uma estrela jovem e eruptiva, poderá produzir emissão de rádio variável em frequências mais baixas, entre 5 e 10 gigahertz, que estas observações não cobriram.

Perguntas frequentes sobre Betelgeuse e Siwarha

O que é Siwarha?

Siwarha é a estrela companheira de Betelgeuse. Orbita dentro da atmosfera extensa da supergigante vermelha, a cerca de 2,3 vezes o raio da estrela, e completa uma órbita aproximadamente a cada 2100 dias. O seu nome significa “a sua pulseira” em árabe e é agora uma designação oficial da IAU.

Betelgeuse recuperou do Grande Escurecimento?

Em comprimentos de onda de rádio, sim, em grande parte. A temperatura de brilho a 22 e 44 gigahertz, que atingiu um mínimo de 30 anos antes do escurecimento, voltou ao intervalo medido aproximadamente nas últimas três décadas. O escurecimento em si, no final de 2019 e início de 2020, deixou Betelgeuse no seu brilho mais fraco em mais de um século de registos.

Betelgeuse está prestes a explodir?

Nada neste estudo aponta para uma supernova iminente. Betelgeuse é uma supergigante vermelha nos estágios finais da sua vida e espera-se que exploda um dia, mas estas observações acompanham o comportamento da sua atmosfera exterior, não o estado do seu núcleo.

A que distância está Betelgeuse?

As estimativas diferem. Este estudo adota uma distância de cerca de 222 parsecs, aproximadamente 720 anos-luz, enquanto outros valores amplamente citados colocam a estrela mais perto, a cerca de 650 anos-luz. De qualquer forma, é uma das duas supergigantes vermelhas mais próximas da Terra.

O que vem a seguir

O artigo foi publicado no The Astronomical Journal em setembro de 2026, e o National Radio Astronomy Observatory anunciou os resultados a 27 de outubro. Na tabela orbital da equipa, a companheira tinha acabado de passar o lado mais afastado da estrela em abril de 2026 e dirigia-se de volta para o seu próximo ponto de separação máxima, o tipo de momento em que o efeito oval deve mostrar-se mais claramente. Os autores querem novas épocas em mais frequências e fases orbitais, e esperam que o Square Kilometre Array e o Next Generation Very Large Array tornem essas medições rotineiras. Até lá, a única forma de observar Siwarha em luz de rádio é observar Betelgeuse a mudar de forma.

Referência: Matthews et al., “New Spatially Resolved Observations of Betelgeuse from the VLA and ALMA: Evidence for Atmospheric Perturbations from a Close Companion,” The Astronomical Journal, 2026. DOI: 10.3847/1538-3881/ae953d

Etiquetas: astronomia, ALMA, Betelgeuse, estrelas binárias, Siwarha, supergigante vermelha

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