Usando um tipo raro de estrelas variáveis cefeidas gigantes como marcadores de quilômetros cósmicos, os astrônomos descobriram uma maneira de medir distâncias a objetos três vezes mais distantes no espaço do que era possível anteriormente. Mas os astrônomos descobriram uma maneira de usar variáveis cefeidas de "período ultra longo" (ULP) como beacons para medir distâncias de até 300 milhões de anos-luz e além.
As cefeidas clássicas são brilhantes, mas além de 100 milhões de anos-luz da Terra, seu sinal se perde entre outras estrelas brilhantes, disse Jonathan Bird, estudante de doutorado em astronomia no estado de Ohio, que discutiu suas descobertas na conferência da Sociedade Astronômica Americana na segunda-feira.
Mas as ULPs são uma classe rara e extra-brilhante de cefeida, que pulsa muito lentamente.
Os astrônomos também pensam há muito tempo que as cefeidas da ULP não evoluem da mesma maneira que outras cefeidas. Neste estudo, no entanto, os astrônomos encontraram a primeira evidência de uma cefeida por ULP evoluindo da mesma maneira que uma cefeida clássica.
Existem vários métodos para calcular a distância das estrelas, e os astrônomos geralmente precisam combinar métodos para medir indiretamente a distância. A analogia usual é uma escada, com cada novo método um degrau mais alto que outro. A cada novo degrau da escada de distância cósmica, os erros aumentam, reduzindo a precisão da medição geral. Portanto, qualquer método único que possa pular os degraus da escada é uma ferramenta valiosa para investigar o universo.
Krzysztof Stanek, professor de astronomia no estado de Ohio, aplicou uma técnica de medição direta em 2006, quando usou a luz que emergia de um sistema estelar binário na galáxia M33 para medir a distância a essa galáxia pela primeira vez. M33 está a 3 milhões de anos-luz da Terra.
Esta nova técnica usando cefeidas ULP é diferente. É um método indireto, mas este estudo inicial sugere que o método funcionaria para galáxias muito mais distantes que o M33.
“Descobrimos que as cefeidas de período ultra longo são um indicador de distância potencialmente poderoso. Acreditamos que eles poderiam fornecer as primeiras medições diretas de distância estelar às galáxias na faixa de 50 a 100 megaparsegs (150 a 326 milhões de anos-luz) e muito além disso ”, disse Stanek.
Como os pesquisadores geralmente não tomam nota das cefeidas de período ultra longo, há poucas delas no registro astronômico. Para este estudo, o aluno de doutorado em Stanek, Bird e Ohio, Jose Prieto, descobriu 18 cefeidas por ULP da literatura.
Cada um deles estava localizado em uma galáxia próxima, como a Pequena Nuvem de Magalhães. As distâncias dessas galáxias próximas são bem conhecidas, então os astrônomos usaram esse conhecimento para calibrar a distância das cefeidas da ULP.
Eles descobriram que poderiam usar as cefeidas da ULP para determinar a distância com um erro de 10 a 20% - uma taxa típica de outros métodos que compõem a escada de distância cósmica.
"Esperamos reduzir esse erro à medida que mais pessoas observam as cefeidas da ULP em suas pesquisas estelares", disse Bird. "O que mostramos até agora é que o método funciona em princípio e os resultados são encorajadores".
Bird explicou por que os astrônomos ignoraram as cefeidas da ULP no passado.
Cefeidas de curto período, aquelas que clareiam e escurecem a cada poucos dias, fazem bons marcadores de distância no espaço porque seu período está diretamente relacionado ao brilho - e os astrônomos podem usar essas informações para calcular a distância. Polaris, a Estrela do Norte, é uma cefeida clássica e bem conhecida.
Mas os astrônomos sempre pensaram que as cefeidas da ULP, que brilham e diminuem ao longo de alguns meses ou mais, não obedecem a essa relação. Eles são maiores e mais brilhantes que a cefeida típica. De fato, são maiores e mais brilhantes que a maioria das estrelas; neste estudo, por exemplo, as 18 cefeidas da ULP variaram em tamanho de 12 a 20 vezes a massa do nosso sol.
O brilho os torna bons marcadores de distância, disse Stanek. As cefeidas típicas são mais difíceis de detectar em galáxias distantes, pois sua luz se mistura com outras estrelas. As cefeidas da ULP são brilhantes o suficiente para se destacar.
Os astrônomos também suspeitam há muito tempo que as cefeidas por ULP não evoluem da mesma maneira que outras cefeidas. Neste estudo, no entanto, a equipe do Estado de Ohio encontrou a primeira evidência de uma cefeida por ULP evoluindo como uma cefeida mais clássica.
Uma cefeida clássica ficará mais quente e fria muitas vezes ao longo da sua vida. No meio, as camadas externas da estrela se tornam instáveis, o que causa as mudanças no brilho. Pensa-se que as cefeidas da ULP passem por esse período de instabilidade apenas uma vez e seguem apenas uma direção - do mais quente para o mais frio.
Mas quando os astrônomos reuniram dados de diferentes partes da literatura para este estudo, eles descobriram que uma das cefeidas da ULP - uma estrela na Pequena Nuvem de Magalhães chamada HV829 - está claramente se movendo na direção oposta.
Quarenta anos atrás, o HV829 pulsava a cada 87,6 dias. Agora, ele pulsa a cada 84,4 dias. Duas outras medidas encontradas na literatura confirmam que o período vem diminuindo constantemente nas décadas intermediárias, o que indica que a própria estrela está encolhendo e ficando mais quente.
Os astrônomos concluíram que as cefeidas da ULP podem ajudar os astrônomos não apenas a medir o universo, mas também a aprender mais sobre como as estrelas massivas evoluem.
Alguns desses resultados foram relatados no Astrophysical Journal em abril de 2009. Desde que o artigo foi escrito, os astrônomos do Estado de Ohio começaram a usar o Large Binocular Telescope em Tucson, Arizona para procurar mais cefeidas por ULP. Stanek diz que eles encontraram alguns bons candidatos na galáxia M81, mas esses resultados ainda não foram confirmados.
Fontes: AAS, Universidade Estadual de Ohio
