Ao descobrir a primeira estrela dupla onde uma Cefeida variável pulsante e outra estrela passam em frente uma da outra, uma equipa internacional de astrónomos desvendou um mistério com décadas. 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. Até agora, os astrónomos dispunham de duas previsões teóricas incompatíveis para a massa das Cefeidas. O novo resultado mostra que a previsão teórica da pulsação estelar está correcta, enquanto que a previsão feita a partir da teoria da 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) saíram na edição de ontem da revista Nature.
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Impressão de artista do espectacular binário OGLE-LMC-CEP0227.
Crédito: ESO/L. Calçada
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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 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 massa das Cefeidas está correcta."
As estrelas variáveis clássicas, normalmente conhecidas apenas por Cefeidas, são estrelas instáveis muito maiores e muito mais brilhantes do que o Sol. 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 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.
Infelizmente, e apesar da sua importância, as Cefeidas ainda não são completamente compreendidas. As previsões das massas que derivam da teoria das estrelas pulsantes são 20-30% menores que as previsões feitas utilizando a teoria de evolução estelar. Esta discrepância é conhecida desde os anos 60.
Para resolver este mistério, os astrónomos precisavam de encontrar uma estrela dupla que contivesse uma Cefeida e cuja órbita estivesse directamente voltada para a Terra. Nestes casos, conhecidos como binários eclipsantes, 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. Infelizmente, nem as estrelas Cefeidas nem os binários eclipsantes 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.
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Imagem de campo-largo da Grande Nuvem de Magalhães e do binário OGLE-LMC-CEP0227.
Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2; Davide de Martin
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Wolfgang Gieren, outro membro da equipa, continua: "recentemente, encontrámos efectivamente o sistema duplo 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 binária 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, 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 Cefeida 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 Cefeida. A massa da Cefeida é agora conhecida a menos de 1% e está completamente de acordo com as previsões 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 muito melhor estimativa 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.
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