20 de mar de 2013

Medições do Universo são feitas com precisão inédita


Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/03/2013

Os astrônomos determinam a escala do Universo medindo primeiro a distância até objetos próximos - binários de eclipse - e depois usando essas distâncias como velas padrão para estimar distâncias cada vez maiores.[Imagem: ESO/R. Gendler]



Velas padrão


Quase 10 anos de observações cuidadosas resultaram na medição mais precisa já feita da distância da Terra até a nossa galáxia vizinha, a Grande Nuvem de Magalhães.

Estas novas medições vão ajudar a determinar melhor a taxa de expansão do Universo - a constante de Hubble - e são um passo crucial do sentido de compreendermos a misteriosa energia escura, que faz acelerar essa expansão.

A equipe internacional de astrônomos usou vários telescópios ao redor do mundo, entre eles o Observatório de La Silla do ESO, no Chile.

Os astrônomos determinam a escala do Universo medindo primeiro a distância até objetos próximos e depois usando essas distâncias como velas padrão para estimar distâncias cada vez maiores.

As velas padrão são objetos dos quais se conhece o brilho absoluto. Ao observar quão brilhante um objeto nos parece - o brilho aparente - os astrônomos podem determinar a distância a que se encontram - objetos mais distantes parecem menos brilhantes.

Exemplos das velas padrão usadas até agora são as estrelas variáveis do tipo Cefeidas e as supernovas do tipo Ia.


Distância da Grande Nuvem de Magalhães


A grande dificuldade é calibrar a escala de distâncias, recorrendo a observações de objetos relativamente próximos de nós, e para os quais a distância pode ser calculada por outros métodos.

Além disso, esta cadeia é apenas tão precisa quanto o seu elo mais fraco.

Até agora, a medição precisa da distância até a Grande Nuvem de Magalhães, uma das galáxias mais próximas da Via Láctea, provou-se uma tarefa complicada. E, uma vez que as estrelas nesta galáxia são usadas para fixar a escala de distâncias até galáxias mais remotas, esta medição é muitíssimo importante.

Agora, observações de uma classe rara de estrelas duplas permitiram deduzir um valor muito mais preciso da distância até a Grande Nuvem de Magalhães: 163.000 anos-luz.

O melhor valor aceito anteriormente era 157.000 anos-luz, mas com uma imprecisão que permitia valores de 155.000 a 165.000 anos-luz.

"Estou muito entusiasmado com este resultado porque há mais de cem anos que os astrônomos tentam medir com precisão a distância até a Grande Nuvem de Magalhães, o que tem provado ser extremamente difícil," diz Wolfgang Gieren (Universidade de Concepción, Chile) e um dos líderes da equipe. "Nós resolvemos este problema ao obter um resultado com uma precisão demonstrada de 2%."


Distâncias cosmológicas


A melhoria na medição da distância à Grande Nuvem de Magalhães dá também distâncias mais precisas a muitas estrelas variáveis do tipo Cefeidas.

Estas estrelas brilhantes que pulsam, são usadas como velas padrão para medir distâncias até as galáxias mais remotas e determinar a taxa de expansão do Universo - a constante de Hubble, o que, por sua vez, é a base para observar o Universo até às galáxias mais longínquas que podem ser hoje vistas com os telescópios atuais.

Portanto, a maior precisão na distância à Grande Nuvem de Magalhães leva a um aumento imediato da precisão nas medições atuais de distâncias cosmológicas.
Os astrônomos encontraram oito binários de
 eclipse muito raros, onde ambas as estrelas
são gigantes vermelhas mais frias - elas estão ajudando
a estabelecer distâncias para todo o Universo.
[Imagem: ESO/L. Calçada]


Binários de eclipse


Os astrônomos conseguiram tornar mais precisa a distância à Grande Nuvem de Magalhães ao observar pares raros de estrelas, chamadas binários de eclipse.

À medida que estas estrelas orbitam em torno uma da outra, vão passando também à frente uma da outra do ponto de vista da Terra. Quando isto acontece, o brilho total do binário diminui de determinado valor quando uma estrela passa em frente da outra e diminui de outro valor quando essa estrela passa por detrás.

Detectando-se cuidadosamente estas variações no brilho e medindo igualmente a velocidade orbital das estrelas, é possível determinar o tamanho das estrelas, as suas massas e as características das suas órbitas.

Combinando estes dados com medições cuidadosas do brilho total e da cor das estrelas, podem ser determinadas distâncias muito precisas.

Este método já foi utilizado anteriormente, mas apenas com estrelas quentes. No entanto, nesses casos é necessário supor determinadas condições e, por isso, as distâncias resultantes não são tão precisas.

Agora, pela primeira vez, conseguiu-se identificar oito binários de eclipse muito raros, onde ambas as estrelas são gigantes vermelhas mais frias. Estas estrelas foram estudadas em detalhes, o que originou valores para a distância muitíssimo precisos - até 2%. "Estamos trabalhando no sentido de melhorar ainda mais o nosso método e esperamos conseguir obter nos próximos anos uma distância à Grande Nuvem de Magalhães com um 1% de precisão. Este trabalho tem consequências tremendas, não apenas no campo da cosmologia, mas também em muitas outras áreas da astrofísica," conclui Dariusz Graczyk, coautor do estudo.

Bibliografia:

An eclipsing-binary distance to the Large Magellanic Cloud accurate to two per cent G. Pietrzynski, D. Graczyk, W. Gieren, I. B. Thompson, B. Pilecki, A. Udalski, I. Soszynski, S. Kozowski, P. Konorski, K. Suchomska, G. Bono, P. G. Prada Moroni, S. Villanova, N. Nardetto, F. Bresolin, R. P. Kudritzki, J. Storm, A. Gallenne, R. Smolec, D. Minniti, M. Kubiak, M. K. Szymanski, R. Poleski, L. Wyrzykowski, K. Ulaczyk, P. Pietrukowicz, M. Górski, P. Karczmarek
Nature
Vol.: 495, 76–79
DOI: 10.1038/nature11878

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