Campos observados no NGC 300. Crédito da imagem: ESO Clique para ampliar
Estrelas pulsantes cefeidas têm sido usadas como indicadores de distância desde a descoberta precoce de Henrietta Leavitt, quase cem anos atrás. A partir de seus dados fotográficos sobre uma das galáxias vizinhas da Via Láctea, a Pequena Nuvem de Magalhães, ela descobriu que o brilho dessas estrelas se correlaciona intimamente com seus períodos de pulsação.
Essa relação período-luminosidade, uma vez calibrada, permite uma determinação precisa da distância de uma galáxia, uma vez que as cefeidas foram descobertas nela, e seus períodos e magnitudes médias foram medidos.
Embora o método Cefeida não alcance o suficiente no Universo para determinar diretamente parâmetros cosmológicos como a constante de Hubble, as distâncias de Cefeida até galáxias resolvidas relativamente próximas estabeleceram as bases para esse trabalho no passado, como no Projeto Chave do Telescópio Espacial Hubble na Escala de Distância Extragaláctica. As cefeidas constituem de fato um dos primeiros passos na escada de distância cósmica.
O principal problema atual com o método Cepheid é que sua dependência da metalicidade de uma galáxia, ou seja, seu conteúdo em elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio, nunca foi medida com precisão até agora. Outra dificuldade intrigante com o método é o fato de que a absorção total da luz da Cefeida a caminho da Terra e, em particular, a quantidade de absorção dentro da galáxia hospedeira da Cefeida, deve ser estabelecida com precisão para evitar erros significativos na determinação da distância.
Para resolver esse problema, Wolfgang Gieren (Universidade de Concepcion, Chile) e sua equipe criaram um Grande Programa no ESO: o Projeto Araucaria. Seu objetivo é obter distâncias para galáxias relativamente próximas com uma precisão melhor que 5%.
Uma das galáxias-chave do Projeto Araucaria da equipe é a bela e próxima galáxia NGC 300 do Sculptor Group. Em uma pesquisa de imagem de campo amplo realizada no telescópio ESO / MPG de 2,2 m em La Silla em 1999-2000, a equipe descobriu mais de cem variáveis cefeidas, abrangendo uma ampla faixa no período de pulsação. Imagens da galáxia e algumas de suas cefeidas desses dados foram divulgadas no ESO Press Photos 18a-h em 2002. No ano passado, a equipe apresentou a distância do NGC 300 como derivada dessas imagens ópticas nas bandas V e I.
A equipe complementou esse conjunto de dados exclusivo com novos dados obtidos com a câmera e o espectrômetro de infravermelho próximo ISAAC no telescópio VLT Antu de 8,2 m do ESO.
“Existem três vantagens substanciais no trabalho à distância da Cefeida quando imagens obtidas através de bandas passantes de infravermelho próximo são usadas em vez de dados ópticos”, diz Wolfgang Gieren. O ganho mais importante é o fato de que a absorção da luz das estrelas no infravermelho próximo, e particularmente na banda K, é drasticamente reduzida em comparação com o efeito que a matéria interestelar tem em comprimentos de onda visíveis. Uma segunda vantagem é que as curvas de luz Cefeida no infravermelho têm amplitudes menores e são muito mais simétricas do que suas contrapartes ópticas, possibilitando medir o brilho médio da banda K de uma Cefeida apenas de muito poucos e, em princípio, de apenas uma observação em fase de pulsação conhecida. Por outro lado, o trabalho óptico requer a observação de curvas de luz completas para determinar magnitudes médias precisas. A terceira vantagem básica no infravermelho é uma sensibilidade reduzida da relação período-luminosidade com a metalicidade e a mistura com outras estrelas nos campos lotados de uma galáxia distante.
Levando isso em conta, um dos principais objetivos do Programa Grande da equipe foi realizar observações de acompanhamento por infravermelho próximo das Cefeidas nas galáxias-alvo do projeto, que foram descobertas anteriormente em pesquisas ópticas de campo amplo.
Imagens profundas nas bandas J e K de três campos no NGC 300 contendo 16 cefeidas foram obtidas com o VLT / ISAAC em 2003.
"A alta qualidade dos dados permitiu uma medição muito precisa das magnitudes J e K médias das Cefeidas a partir de apenas 2 observações de cada estrela obtidas em momentos diferentes", diz Grzegorz Pietrzynski, outro membro da equipe, também de Concepcion .
Usando esses dados notáveis, as relações período-luminosidade foram construídas. “Elas são as relações PL mais precisas por infravermelho já obtidas para uma amostra de Cefeida em uma galáxia além das nuvens de Magalhães”, enfatiza Wolfgang Gieren.
A absorção total de luz (“avermelhamento”) das cefeidas no NGC 300 foi obtida combinando os valores para a distância da galáxia obtida nas várias bandas ópticas e de infravermelho próximo nas quais o NGC 300 foi observado. Isso levou à descoberta de que há uma contribuição muito significativa para o avermelhamento total da absorção intrínseca ao NGC 300. Essa absorção intrínseca tem um efeito importante na determinação da distância, mas não havia sido levada em consideração anteriormente.
A equipe conseguiu medir a distância até o NGC 300 com a incerteza total sem precedentes de apenas cerca de 3%. Os astrônomos descobriram que o NGC 300 está localizado a 6,13 milhões de anos-luz de distância.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
