Nota de Imprensa

Resolvido Mistério de Estrela Pulsante

24 de Novembro de 2010

Ao descobrir a primeira estrela dupla onde uma Cefeide variável pulsante e outra estrela passam em frente uma da outra, uma equipa internacional de astrónomos desvendou um mistério de décadas. O alinhamento raro das órbitas das duas estrelas no sistema estelar duplo permitiu fazer uma medição da massa da Cefeide com uma precisão sem precedentes. Até agora, os astrónomos dispunham de duas previsões teóricas incompatíveis para a massa das Cefeides. O novo resultado mostra que a predição vinda da teoria da pulsação estelar está correcta, enquanto que a predição feita a partir da teoria de evolução estelar não está de acordo com as novas observações.

Os novos resultados da equipa liderada por Grzegorz Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polónia) saem no número de 25 de Novembro de 2010 da revista Nature.

Grzegorz Pietrzyński fala deste resultado extraordinário: “Utilizando o instrumento HARPS montado no telescópio de 3.6 metros no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, juntamente com outros telescópios, medimos a massa de uma estrela Cefeide com uma precisão muito maior do que qualquer estimativa anterior. Este novo resultado permite-nos dizer imediatamente qual das duas teorias em competição utilizadas para prever a massas das Cefeides está correcta.”

As estrelas variáveis clássicas Cefeides, normalmente conhecidas apenas por Cefeides, são estrelas instáveis muito maiores e muito mais brilhantes do que o Sol [1]. Expandem-se e contraem-se de forma regular, levando entre cerca de alguns dias até alguns meses para completar o ciclo. O tempo que levam a tornar-se mais luminosas e depois menos é maior para as estrelas que são mais luminosas e mais curto para as que são menos luminosas. Esta relação tão extraordinariamente precisa torna o estudo das Cefeides um dos métodos mais eficazes na medição de distâncias a galáxias próximas e a partir daí  no mapeamento da escala de todo o Universo [2].

Infelizmente, e apesar da sua importância, as Cefeides ainda não são completamente compreendidas. As predições das massas que derivam da teoria das estrelas pulsantes são 20-30% menores que as predições feitas utilizando a teoria de evolução estelar. Esta discrepância é conhecida desde os anos 1960.

Para resolver este mistério, os astrónomos precisavam de encontrar uma estrela dupla que contivesse uma Cefeide e cuja órbita estivesse directamente voltada para a Terra. Nestes casos, conhecidos como binários de eclipse, o brilho das duas estrelas diminui quando uma das componentes passa em frente da outra, e também quando passa por trás da outra estrela. Os astrónomos podem determinar, para estes pares, as massas das estrelas  com elevada precisão [3]. Infelizmente, nem as estrelas Cefeides nem os binários de eclipse são fenómenos comuns, por isso a hipótese de encontrar um tal par de objectos parecia muito pequena. Na realidade, não se conhecem nenhuns na Via Láctea.

Wolfgang Gieren, outro membro da equipa, continua: “Recentemente, encontrámos efectivamente o sistema de estrela dupla pelo qual ansiávamos dentre as estrelas da Grande Nuvem de Magalhães. Este sistema contém uma estrela variável Cefeide que pulsa cada 3.8 dias. A outra estrela é ligeiramente maior e mais fria, e as duas estrelas orbitam em torno uma da outra em 310 dias. A verdadeira natureza de binário deste objecto foi imediatamente confirmada assim que o observámos com o espectrógrafo HARPS em La Silla.”

Os observadores mediram cuidadosamente as variações de brilho deste objecto raro, conhecido como OGLE-LMC-CEP0227 [4], à medida que as duas estrelas orbitavam e passavam em frente uma da outra. Utilizaram igualmente o HARPS e outros espectrógrafos para medir os movimentos das estrelas em direcção à Terra e também a afastarem-se desta - tanto o movimento orbital das duas estrelas como o movimento de ida-e-volta da superfície da Cefeide à medida que se expande e se contrai.

A partir deste conjunto de dados muito completo e detalhado os astrónomos determinaram o movimento orbital, os tamanhos e as massas das duas estrelas com enorme precisão - muito superior ao que tinha sido medido anteriormente para uma Cefeide. A massa da Cefeide é agora conhecida a menos de 1% e está completamente de acordo com as predições feitas a partir da teoria das pulsações estelares. Em contraste, a maior massa prevista pela teoria de evolução estelar encontra-se errada de modo bastante significativo.

A estimativa muito melhor da massa é apenas um resultado deste trabalho, e a equipa espera encontrar outros exemplos destes pares de estrelas bastante úteis de modo a explorar melhor este método. A equipa pensa também que a partir destes sistemas binários irá eventualmente conseguir determinar a distância à Grande Nuvem de Magalhães a menos de 1%, o que significaria  uma melhoria considerável da escala de distância cósmica.

Notas

[1] As primeiras Cefeides variáveis foram descobertas no século XVIII e as mais brilhantes podem ser vistas facilmente a olho nu a variar de noite para noite. O seu nome vem da estrela Delta Cephei na constelação de Cefeu, a qual foi vista pela primeira vez a variar  por John Goodricke em Inglaterra, em 1784. Curiosamente, Godricke foi também o primeiro a explicar as variações de brilho noutro tipo de estrela variável, os binários de eclipse. Neste último caso, temos duas estrelas em órbita uma da outra passando, em frente uma da outra durante parte das suas órbitas, o que leva a que o brilho total do par diminua. O objecto raro estudado pela actual equipa é ao mesmo tempo uma Cefeide e um binário de eclipse. As Cefeides clássicas são estrelas de grande massa, diferentes de estrelas pulsantes similares de menor massa que não partilham a mesma história de evolução.

[2] A relação período-luminosidade das Cefeides, descoberta por Henrietta Leavitt em 1908, foi usada por Edwin Hubble nas primeiras estimativas das distâncias ao que nós hoje sabemos serem galáxias. Mais recentemente, estrelas Cefeides foram observadas com o Telescópio Espacial Hubble e com o VLT do ESO no Paranal para se fazerem estimativas muito precisas das distâncias a muitas galáxias vizinhas.

[3] Em particular, os astrónomos podem determinar as massas das estrelas de modo muito preciso, se ambas tiverem brilhos semelhantes e portanto, as riscas espectrais pertencentes a cada uma das duas podem ser observadas no espectro das duas estrelas em conjunto, como é o caso deste objecto.

[4] O nome OGLE-LMC-CEP0227 deriva do facto da estrela ter sido descoberta como variável pela primeira vez na busca de microlentes gravitacionais OGLE. Mais informação sobre OGLE encontra-se disponível  em http://ogle.astrouw.edu.pl/.

Informações adicionais

Este trabalho foi apresentado num artigo científico que sairá na revista Nature de 25 de Novembro de 2010.

A equipa é composta por  G. Pietrzyński (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polónia), I. B. Thompson (Carnegie Observatories, USA), W. Gieren (Universidad de Concepción, Chile), D. Graczyk (Universidad de Concepción, Chile), G. Bono (INAF-Osservatorio Astronomico di Roma, Universita’ di Roma, Itália), A. Udalski (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polónia), I. Soszyński (Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polónia), D. Minniti (Pontificia Universidad Católica de Chile) e B. Pilecki (Universidad de Concepción, Chile, Obserwatorium Astronomiczne Uniwersytetu Warszawskiego, Polónia).

O ESO, o Observatório Europeu do Sul, é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 14 países: Áustria, Alemanha, Bélgica, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Itália, Holanda, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico, no visível, mais avançado do mundo e o VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio  ALMA, o maior projecto astronómico que existe actualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 42 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será “o maior olho no céu do mundo”.

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• Artigo científico na Nature

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Tel: +56 41 220 3103
Telm: +56 9 8242 8925
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1046, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.