Betelgeuse muda de forma no ritmo de Siwarha, a estrela que orbita dentro dela

Betelgeuse, a supergigante vermelha que marca o ombro de Órion, não é perfeitamente redonda, e o grau em que se afasta dessa forma parece acompanhar o ritmo de uma segunda estrela. Novos mapas de rádio mostram a atmosfera externa da gigante se estendendo em um leve oval quando sua companheira, Siwarha, alcança seu ponto de maior afastamento da estrela, e depois voltando a uma forma mais circular quando a companheira passa à sua frente ou por trás dela.

Esse padrão chama atenção porque Siwarha não orbita Betelgeuse a uma distância segura. Ela viaja pela atmosfera estendida da gigante, a pouco mais de duas vezes o raio da estrela a partir de seu centro, de modo que a mudança de forma funciona como ondulações em um lago que denunciam algo se movendo sob a superfície. “Essa companheira orbita tão perto da estrela que, de fato, atravessa sua atmosfera estendida”, disse Lynn Matthews, do MIT Haystack Observatory, que liderou o estudo.

As mesmas observações trazem um segundo resultado. A atmosfera se recuperou em grande medida do Grande Escurecimento, o episódio em que Betelgeuse atingiu seu menor brilho em mais de um século de registros. O gás que havia se tornado excepcionalmente frio pouco antes do escurecimento agora brilha a cerca de 3.500 kelvin, perto da temperatura da superfície visível da estrela.

Betelgeuse é uma das duas supergigantes vermelhas mais próximas, uma estrela massiva nos estágios finais de sua vida que um dia explodirá como uma supernova. A forma como essas estrelas perdem suas camadas externas antes que isso aconteça molda a nuvem que deixam para trás, e uma companheira atravessando essas camadas é um novo elemento nessa história.

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

A equipe, que incluiu pesquisadores do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, da University of Manchester e do European Southern Observatory, 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, eles observaram Betelgeuse em sete frequências, de 22 a 485 gigahertz, em campanhas realizadas entre 2021 e 2026.

Cada frequência vem de uma profundidade diferente. As frequências mais altas revelam gás mais próximo da superfície visível, enquanto as mais baixas mostram camadas mais externas; assim, o conjunto constrói uma imagem da atmosfera camada por camada, desde logo acima da superfície até várias vezes o raio da estrela. Betelgeuse é uma das maiores estrelas do céu em tamanho aparente, por isso ambas as redes a distinguem como um disco, e não como um ponto. “Foi a combinação dos incríveis dados do NSF VLA e do ALMA que nos deu um resultado convincente aqui”, disse Matthews. “O fato de podermos usar essas instalações para realmente resolver os discos de estrelas próximas é impressionante.”

Para cada imagem, a equipe ajustou um disco elíptico e registrou seu tamanho, sua orientação, sua temperatura de brilho e sua elipticidade, uma medida de quanto a forma se afasta de um círculo. Em seguida, comparou essas elipticidades com a posição prevista da companheira, extraída de uma órbita publicada, e acrescentou três medições anteriores de outros estudos de rádio.

Restava pouca alternativa além de procurar Siwarha indiretamente. Considerando uma estrela com cerca de duas vezes o raio do Sol e aproximadamente 12.000 kelvin, seu próprio brilho de rádio a 44 gigahertz seria de cerca de 0,1 microjansky, mais de dez vezes fraco demais para ser detectado em qualquer tempo de observação plausível. Mesmo nas bandas mais altas do ALMA, onde seria mais brilhante, ela fica abaixo do ruído nas imagens. Durante essas observações do ALMA, a companheira também estava quase exatamente à frente da estrela, a apenas cerca de 23 milissegundos de arco de 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 constatou que a atmosfera de Betelgeuse, a 44 gigahertz, estava em sua menor temperatura de brilho em 30 anos, um sinal de que uma onda de choque da convecção nas profundezas da estrela havia perturbado o gás externo. Mais tarde, a estrela ejetou material que formou poeira e bloqueou parcialmente nossa visão dela.

As novas medições mostram essas temperaturas de volta à faixa das observações de rádio realizadas ao longo de aproximadamente as últimas três décadas. A 22 gigahertz, o gás chega a cerca de 3.500 kelvin em aproximadamente 2,7 vezes o raio da estrela, comparável à temperatura da superfície, entre 3.476 e 3.650 kelvin. Esse pico de temperatura agora está mais distante do que nas medições feitas antes de 2016, algo que os autores interpretam como uma possível mudança na maneira como a densidade da atmosfera diminui com a altitude.

Mais perto da estrela, os dados do ALMA nas frequências mais altas, que alcançam regiões mais próximas da superfície do que qualquer medição de rádio anterior, encontraram gás a cerca de 2.200 kelvin em 1,2 vez o raio. Isso representa mais de 1.000 graus a menos 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 coincide com a MOLsphere, uma concha de gás molecular inferida a partir de observações no infravermelho. Em todas as frequências, as temperaturas de rádio também se mostram mais baixas do que aquelas inferidas a partir da luz ultravioleta nas mesmas alturas, o que aponta para gás frio misturado ao material quente da cromosfera.

Em termos de escala, Betelgeuse ocupa cerca de 44 milissegundos de arco no céu. Se estivesse onde está o Sol, sua superfície visível se estenderia além da órbita de Marte.

Uma companheira que levou décadas para ser identificada

Betelgeuse há muito tempo aumenta e diminui de brilho em dois ritmos: um de cerca de 400 dias e outro, mais lento, de aproximadamente 2.100 dias, perto de seis anos, cuja causa permanecia incerta. Dois estudos independentes concluíram que o ciclo lento vem de uma companheira que orbita dentro da atmosfera estendida, a cerca de 2,3 vezes o raio da estrela. Uma equipe de imageamento por speckle relatou então uma detecção provisória e deu a ela o nome de Siwarha, em árabe “sua pulseira”, em referência ao próprio nome de Betelgeuse, “a mão de al-Jawza”. O nome agora é oficial na União Astronômica Internacional.

Outras evidências vieram em seguida. Espectros ultravioleta do Hubble Space Telescope mostraram formatos de linhas e velocidades que acompanham a órbita da companheira, interpretados por seus autores como uma esteira deixada atrás dela. A confirmação mais forte veio de imagens diretas obtidas com o instrumento SPHERE, do Very Large Telescope do ESO, que detectou a companheira em sua posição prevista. O resultado de rádio acrescenta um tipo diferente de assinatura: o efeito da companheira sobre a própria forma da 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 se baseia em um número limitado de observações espalhadas ao longo da órbita. Os autores descrevem o resultado como compatível com perturbações periódicas causadas pela companheira, e não como uma prova, e afirmam que são necessárias mais épocas cobrindo uma faixa mais ampla de frequências e fases orbitais para confirmá-lo.

Há também um enigma nos dados. A elipticidade acompanha a companheira entre as frequências, mas a orientação do oval mais bem ajustado não coincide entre elas. As bandas mais altas do ALMA situam seu eixo maior entre 31 e 47 graus, as duas bandas mais baixas do ALMA em cerca de 140 graus, e o VLA em aproximadamente 90 a 120 graus. Uma possível explicação é que cada frequência amostre uma fatia diferente de uma perturbação tridimensional, como a esteira proposta a partir dos dados do Hubble, mas isso ainda precisa ser testado.

A equipe também procurou nas imagens manchas brilhantes ou assimetrias perto da posição prevista da companheira e não encontrou nenhuma que pudesse ser atribuída a ela de maneira inequívoca, em parte por causa da resolução modesta em algumas frequências e da posição desfavorável da companheira durante as observações mais nítidas. A própria natureza de Siwarha, incluindo sua massa e seu tipo, ainda é debatida. Se ela se revelar uma estrela jovem e sujeita a erupções, poderá produzir emissão de rádio variável em frequências mais baixas, em torno de 5 a 10 gigahertz, que essas observações não cobriram.

Perguntas comuns sobre Betelgeuse e Siwarha

O que é Siwarha?

Siwarha é a estrela companheira de Betelgeuse. Ela orbita dentro da atmosfera estendida da supergigante vermelha, a cerca de 2,3 vezes o raio da estrela, e completa uma órbita aproximadamente a cada 2.100 dias. Seu nome significa “sua pulseira” em árabe e agora é uma designação oficial da IAU.

Betelgeuse se recuperou do Grande Escurecimento?

Nos comprimentos de onda de rádio, em grande medida, sim. A temperatura de brilho a 22 e 44 gigahertz, que atingiu uma mínima em 30 anos pouco antes do escurecimento, voltou à faixa medida ao longo de aproximadamente as últimas três décadas. O escurecimento em si, no fim de 2019 e início de 2020, deixou Betelgeuse em seu menor brilho em mais de um século de registros.

Betelgeuse está prestes a explodir?

Nada neste estudo aponta para uma supernova iminente. Betelgeuse é uma supergigante vermelha nos estágios finais de sua vida e deve explodir um dia, mas estas observações acompanham o comportamento de sua atmosfera externa, não o estado de seu núcleo.

A que distância está Betelgeuse?

As estimativas variam. Este estudo adota uma distância de cerca de 222 parsecs, aproximadamente 720 anos-luz, enquanto outros números amplamente citados situam a estrela mais perto, a cerca de 650 anos-luz. De todo modo, ela 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 em 27 de outubro. Na tabela orbital da equipe, a companheira havia acabado de passar pelo lado mais distante da estrela em abril de 2026 e seguia de volta rumo ao seu próximo ponto de maior separação, o tipo de momento em que o efeito oval deve aparecer com mais clareza. Os autores querem novas épocas de observação 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 maneira de observar Siwarha em luz de rádio é ver Betelgeuse 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

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