terça-feira, 24 de maio de 2011

CEFEIDA V1 - A MAIS IMPORTANTE ESTRELA




Hubble fotografa estrela que mudou o Universo
A Cefeida V1 é tida pelos astrônomos como a mais importante estrela da história da cosmologia. [Imagem: NASA/ESA/STScI/AURA]  
Universo ilha

No início do século XX, os astrônomos entendiam que Via Láctea e Universo era a mesma coisa: tudo se resumia à nossa própria galáxia.

Vivíamos então em um "universo ilha".


Aquelas galáxias distantes que se pode ver no céu eram chamadas de "nebulosas espirais", e explicadas como sendo corpos mais distantes dentro da nossa própria galáxia.


Para saber com certeza se tais nebulosas faziam parte ou não da Via Láctea, era necessário encontrar nelas uma estrela com um brilho intrínseco conhecido, que pudesse ser usado para calcular sua distância da Terra.

Havia as explosões estelares, mas os astrônomos ainda não as compreendiam seus mecanismos o suficiente para usá-las como marcadores de distância.


Expandindo o Universo

Então, tudo mudou em 1923, quando o astrônomo Edwin Hubble descobriu uma estrela variável, uma Cefeida, que ele batizou de V1, localizada na "nebulosa espiral" de Andrômeda.


Os melhores cálculos da época estimavam que a Via Láctea tinha 300.000 anos-luz de diâmetro.


E os cálculos de Hubble mostraram que sua V1 estava a 1 milhão de anos-luz de distância.


Aquilo que era pensado como débeis nuvens situadas dentro de nossa própria galáxia eram, na verdade, outras galáxias.


E o Universo se tornou um lugar muito maior.

(O número hoje aceito para a Via Láctea é de 100.000 anos-luz de diâmetro e 30.000 anos-luz de altura.)


Universo que se expande

No prosseguimento de suas pesquisas, Hubble descobriu inúmeras outras galáxias.


Ao medir suas distâncias, ele finalmente descobriu que o Universo, ao contrário do que assegurava todo o "senso científico" da época, não é estático, mas está se expandindo.


Isto provavelmente coloque Edwin Hubble na categoria de único astrônomo a ter mudado nosso Universo duas vezes.


Dois Hubbles

Agora, quase 90 anos depois, o telescópio espacial que leva o nome do descobridor da Cefeida V1 fez uma campanha inédita de observação da estrela que expandiu nosso Universo - metaforicamente falando.


A Cefeida V1 é tida pelos astrônomos como a mais importante estrela da história da cosmologia.


Mostrando o tamanho do desafio vencido por Hubble, o astrônomo, a campanha de observação exigiu, além do Hubble, o telescópio, um time de astrônomos profissionais e a a colaboração impagável de 10 astrônomos amadores ao redor do mundo.


A Cefeida V1 não tem um ciclo de pulsos preciso - os astrônomos amadores capturaram quatro ciclos com duração maior do que os 31 dias do pulso típico da estrela.


O Telescópio Hubble viu um número muito maior de estrelas do que as registradas nas chapas de Edwin Hubble, muitas delas também variáveis.

As Cefeidas continuam sendo essenciais hoje, por exemplo, para o cálculo da idade do Universo.

Imagem mostra galáxia de disco puro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/02/2011
Imagem mostra galáxia de disco puro
A galáxia tem a forma de uma panqueca achatada, o que indica que ainda não interagiu de forma direta com outra galáxia, sofrendo por exemplo uma colisão galáctica.[Imagem: ESO/Joe DePasquale]        
 
Galáxia virgem
A brilhante galáxia NGC 3621, capturada pelo Observatório do ESO (Observatório Europeu do Sul) em La Silla, Chile, parece ser um exemplar perfeito de uma galáxia espiral clássica.
No entanto, ela é bastante incomum: esta galáxia não tem uma barra central e é por isso descrita como uma galáxia de disco puro.

A NGC 3621 está situada a cerca de 22 milhões de anos-luz de distância de nós, na constelação da Hidra. Ela é relativamente brilhante e pode ser observada com um telescópio de tamanho médio.
Esta imagem foi obtida com o instrumento Wide Field Imager, montado no telescópio MPG/ESO de 2,2 metros.

A galáxia tem a forma de uma panqueca achatada, o que indica que ainda não interagiu de forma direta com outra galáxia, sofrendo por exemplo uma colisão galáctica, o que teria perturbado o fino disco de estrelas e criado um pequeno bojo no seu centro.

Formação hierárquica de galáxias
A maioria dos astrônomos acredita que as galáxias crescem por fusão com outras galáxias, num processo chamado formação hierárquica de galáxias. Com o tempo, este processo deverá criar bojos grandes no centro das galáxias espirais.

Investigações recentes sugeriram, no entanto, que galáxias espirais sem bojo, ou de disco puro, como a NGC 3621, são na realidade bastante comuns.
Esta galáxia é também interessante na medida que, estando relativamente próxima, permite estudar uma grande variedade de objetos astronômicos que se encontram no seu interior, incluindo maternidades estelares, nuvens de poeira e estrelas pulsantes, as chamadas variáveis Cefeidas.

Cefeidas
As Cefeidas são utilizadas como marcos de distância no Universo.
No final dos anos 1990, a NGC 3621 foi uma das 18 galáxias selecionadas para um programa chave do Telescópio Espacial Hubble: observar variáveis Cefeidas e medir a taxa de expansão do Universo com uma precisão maior do que a conseguida até então. Neste projeto foram observadas, apenas nesta galáxia, 69 Cefeidas.
Os dados usados para gerar a imagem desta galáxia de disco puro foram selecionados no arquivo do ESO por Joe DePasquale, que participou do concurso Tesouros Escondidos, uma competição em que astrônomos amadores usam os dados brutos dos telescópios para produzirem as imagens, usando programas de edição gráfica.

Múltiplas imagens monocromáticas obtidas através de quatro filtros de cor diferentes foram combinadas para obter a imagem. Imagens obtidas com o filtro azul aparecem em azul, imagens tiradas através do filtro amarelo-verde estão em verde e imagens obtidas através do filtro vermelho aparecem como laranja escuro.

Adicionalmente, imagens tiradas através de um filtro que isola o brilho do gás de hidrogênio aparecem na cor vermelha.

Resolvido o mistério das estrelas pulsantes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/11/2010
Resolvido o mistério das estrelas pulsantes
Nem as estrelas cefeidas nem os binários de eclipse são fenômenos comuns, por isso a hipótese de encontrar tal par de objetos parecia muito pequena. Na realidade, não se conhece nenhum na Via Láctea. [Imagem: ESO/L. Calçada]  
 
   E a vencedora é...
Ao descobrir a primeira estrela dupla, onde uma estrela variável pulsante, conhecida como cefeida, e outra estrela passam em frente uma da outra, uma equipe internacional de astrônomos desvendou um mistério de décadas.
Até agora, os astrônomos dispunham de duas previsões teóricas incompatíveis para a massa das cefeidas.

O alinhamento raro das órbitas das duas estrelas no sistema estelar duplo permitiu fazer uma medição da massa da cefeida com uma precisão sem precedentes.

O novo resultado mostra que a predição feita pela teoria da pulsação estelar está correta, enquanto a predição feita a partir da teoria de evolução estelar não está de acordo com as novas observações.

"Medimos a massa de uma estrela cefeida 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 cefeidas está correta," diz Grzegorz Pietrzynski, coordenador da equipe.

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

Para resolver este mistério, os astrônomos precisavam encontrar uma estrela dupla que contivesse uma cefeida e cuja órbita estivesse diretamente 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 astrônomos conseguem determinar as massas das estrelas nesses pares com elevada precisão. Infelizmente, nem as estrelas cefeidas nem os binários de eclipse são fenômenos comuns, por isso a hipótese de encontrar tal par de objetos parecia muito pequena. Na realidade, não se conhece nenhum na Via Láctea.

Wolfgang Gieren, outro membro da equipe, continua: "Recentemente, encontramos efetivamente o sistema de estrela dupla pelo qual ansiávamos entre as estrelas da Grande Nuvem de Magalhães. Este sistema contém uma estrela variável cefeida que pulsa a 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 objeto foi imediatamente confirmada assim que o observamos com o espectrógrafo HARPS, em La Silla."

Cefeidas
As estrelas variáveis clássicas cefeidas, normalmente conhecidas apenas por cefeidas, são estrelas instáveis muito maiores e muito mais brilhantes do que o Sol.

Elas 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 para tornar-se mais luminosas e depois menos luminosas 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 cefeidas um dos métodos mais eficazes na medição de distâncias a galáxias próximas e a partir daí no mapeamento da escala de todo o Universo.

A relação período-luminosidade das cefeidas, descoberta por Henrietta Leavitt em 1908, foi usada por Edwin Hubble nas primeiras estimativas das distâncias ao que nós hoje sabemos serem galáxias - até então acreditava-se que o Universo era um único "conjunto" de estrelas e outros corpos celestes - veja mais em Como foi calculada a idade do Universo?.

As primeiras cefeidas 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 Cefeida na constelação de Cefeu, que foi vista variar pela primeira vez por John Goodricke, na Inglaterra, em 1784. Curiosamente, Godricke foi também o primeiro a explicar as variações de brilho de outro 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 faz com que o brilho total do par diminua.

O objeto raro agora estudado é ao mesmo tempo uma cefeida e um binário de eclipse. As cefeidas clássicas são estrelas de grande massa, diferentes de estrelas pulsantes similares de menor massa que não partilham a mesma história de evolução.

Massa das cefeidas
Os observadores mediram cuidadosamente as variações de brilho deste objeto raro, conhecido como OGLE-LMC-CEP0227, à medida que as duas estrelas orbitavam e passavam em frente uma da outra. Eles utilizaram o HARPS e outros espectrógrafos para medir os movimentos das estrelas em direção à Terra e quando se afastavam - tanto o movimento orbital das duas estrelas como o movimento de ida e volta da superfície da cefeida à medida que ela se expande e se contrai.

A partir deste conjunto de dados muito completo e detalhado os astrônomos 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 cefeida.

A massa da cefeida é agora conhecida com uma margem de erro de menos de 1% e está completamente de acordo com as predições feitas pela teoria das pulsações estelares. Em contraste, a maior massa prevista pela teoria de evolução estelar está errada de modo bastante significativo.
A estimativa muito melhor da massa é apenas um resultado deste trabalho, e a equipe espera encontrar outros exemplos destes pares de estrelas bastante úteis de modo a explorar melhor este método.

A equipe acredita também que, a partir destes sistemas binários, irá eventualmente conseguir determinar a distância da Grande Nuvem de Magalhães com uma margem de erro abaixo de 1%, o que significaria uma melhoria considerável da escala de distância cósmica

Bibliografia:The dynamical mass of a classical Cepheid variable star in an eclipsing binary system
G. Pietrzynski, I. B. Thompson, W. Gieren, D. Graczyk, G. Bono, A. Udalski, I. Soszynnski, D. Minniti, B. Pilecki- Nature-24 November 2010-Vol.: 468, 542-544- DOI: 10.1038/nature09598

Como foi calculada a idade do Universo?

Washington Castilhos - 14/08/2009
Como foi calculada a idade do Universo?
Cefeide L.Carinae.[Imagem: ESO]  
 
   Descoberta das galáxias
O astrônomo norte-americano Edwin Hubble (1889-1953) descobriu que as até então chamadas nebulosas eram galáxias fora da Via Láctea, que o Universo está se expandindo e que as galáxias se afastam umas das outras a uma velocidade proporcional à distância que as separa, razão que ficou conhecida como constante de Hubble.

Tais descobertas abriram caminho para que os astrofísicos Wendy Freedman, da Instituição Carnegie (Estados Unidos), Robert Kennicutt, da Universidade de Cambridge (Inglaterra), e Jeremy Mould, da Universidade de Melbourne (Austrália), definissem, em 2001, o índice de expansão do Universo, o que tornou possível calcular sua idade.

Expansão do Universo
"O resultado é que hoje sabemos que o Universo tem se expandido há 13,5 bilhões de anos", disse Wendy à Agência FAPESP pouco após ter recebido o Prêmio da Fundação Gruber de Cosmologia, concedido aos três pesquisadores durante a 27ª Assembleia Geral da União Astronômica Internacional, que está sendo realizada no Rio de Janeiro até o dia 14 de agosto. O prêmio consiste em medalhas de ouro e US$ 500 mil, divididos pelos ganhadores.

Liderando um grupo de mais de 20 cientistas de 13 instituições diferentes, Wendy, Kennicutt e Mould determinaram que o melhor valor para a constante de Hubble seria 72 quilômetros por segundo por megaparsec - um megaparsec equive a 3,26 milhões de anos-luz - com margem de incerteza de 10%.

Como foi calculada a idade do Universo
A descoberta do trio pôs fim a um debate que durou oito décadas e derrubou teorias e estimativas anteriores sobre a idade do Universo, como as do próprio Hubble, que a calculou em "apenas" 1 bilhão de anos.

Seguindo a constante de Hubble, os astrofísicos mediram a distância entre a galáxia à qual a Terra pertence - a Via Láctea - e 30 outras galáxias, usando o telescópio espacial da agência espacial norte-americana que leva o nome do famoso astrônomo.

"A expansão do Universo só é mensurável ao se calcular a distância do afastamento das galáxias. Então, por meio das variáveis chamadas de cefeidas, conseguimos precisar a distância entre a Terra e cada uma dessas 30 galáxias. Observamos que, quanto mais distante estamos, mais rápido nos movemos", explicou Wendy.

Estrelas pulsantes
As variáveis cefeidas - população de estrelas pulsantes e de luminosidade extrema - podem ser usadas como espécies de velas para determinar a distância de outros objetos da galáxia. Um telescópio pode ser calibrado com grande precisão usando a aproximação de uma estrela cefeida, de modo que as distâncias encontradas com esse método estão entre as mais precisas disponíveis na atualidade.

Segundo a astrofísica, o que a intrigava era que, quando se media a idade dessas estrelas, dizia-se que elas teriam cerca de 18 bilhões de anos. "A idade das estrelas era maior do que a constante de Hubble. E não podia haver estrelas mais velhas do que o próprio Universo. É como se pudesse haver filhos mais velhos do que os pais", comparou.

O que faz o Universo se expandir?
Diretora dos Observatórios da Instituição Carnegie, onde Hubble trabalhou e descobriu que o Universo está se expandindo, Wendy ressalta que o desafio da vez é a energia escura, a forma hipotética de energia que estaria distribuída por todo o espaço.

"É o que precisa ser compreendido agora. Sabemos que a energia escura está acelerando a expansão do Universo. Temos que medi-la e descobrir qual a razão para isso", afirmou.

A equipe da pesquisadora também trabalha para finalizar, em 2019, a construção do Telescópio Gigante de Magalhães (GMT, na sigla em inglês), que terá um espelho de 24,5 metros de diâmetro e será um dos três maiores em operação na Terra, ao lado do Thirty Meter Telescope, de 30 metros, e do Extremely Large Telescope, de 42 metros.
Fonte:
INOVAÇÃOTecnológica

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=hubble-fotografa-estrela-mudou-universo&id=020175110524

Sejam felizes todos os seres. Vivam em paz todos os seres.

Sejam abençoados todos os seres.

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