443: HUBBLE FAZ A PRIMEIRA MEDIÇÃO PRECISA DE DISTÂNCIA PARA UM ANTIGO ENXAME GLOBULAR

Esta antiga “caixa de jóias” estelar, um enxame globular chamado NGC 6397, brilha com a luz de centenas de milhares de estrelas.
Crédito: NASA, ESA e T. Brown e S. Casertano (STScI); reconhecimento: NASA, ESA e J. Anderson (STScI)

Astrónomos usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA para medir pela primeira vez, e com precisão, a distância de um dos objectos mais antigos do Universo, uma colecção de estrelas nascidas pouco tempo depois do Big Bang.

Este novo e refinado critério de distância fornece uma estimativa independente da idade do Universo. A nova medição também ajudará os astrónomos a melhorar os modelos de evolução estelar. Os enxames estelares são o ingrediente chave nos modelos estelares porque as estrelas em cada grupo estão à mesma distância, têm a mesma idade e têm a mesma composição química. Constituem, portanto, uma única população estelar para estudo.

Este agrupamento estelar, um enxame globular chamado NGC 6397, é um dos aglomerados deste tipo mais próximos da Terra. A nova medição determinou que o enxame se encontra a 7800 anos-luz de distância, com uma margem de erro de apenas 3%.

Até agora, os astrónomos estimavam as distâncias dos enxames globulares da nossa Galáxia comparando as luminosidades e cores das estrelas com modelos teóricos, e com as luminosidades e cores de estrelas parecidas na nossa vizinhança solar. Mas a precisão destas estimativas varia, com incertezas que flutuam entre 10 e 20%.

No entanto, a nova medição usa trigonometria simples, o mesmo método usado por agrimensores e tão antiga quanto a ciência grega clássica. Usando uma nova técnica de observação para medir ângulos extraordinariamente minúsculos no céu, os astrónomos conseguiram esticar a “régua” do Hubble para lá do disco da nossa Galáxia, a Via Láctea.

A equipa de investigação calculou a idade de NGC 6397 em 13,4 mil milhões de anos. “Os enxames globulares são tão antigos que, se as suas idades e distâncias deduzidas dos modelos tivessem uma incerteza pouco maior, pareceriam mais antigos que a idade do Universo,” comenta Tom Brown do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, líder do estudo do Hubble.

As distâncias precisas aos enxames globulares são usadas como referências nos modelos estelares para estudar as características das populações estelares jovens e velhas. “Qualquer modelo que concorde com as medições dá-nos mais confiança na aplicação desse modelo para estrelas mais distantes,” realça Brown. “Os aglomerados estelares próximos servem de âncoras para os modelos estelares. Até agora, nós só tínhamos distâncias precisas para os enxames abertos muito mais jovens no interior da nossa Galáxia, porque estão mais próximos da Terra.”

Em contraste, cerca de 150 enxames globulares orbitam fora do disco estrelado, comparativamente mais jovem, da nossa Galáxia. Estes enxames esféricos e densos com centenas de milhares de estrelas são os primeiros colonizadores da Via Láctea.

Os astrónomos do Hubble usaram a paralaxe trigonométrica para determinar a distância do enxame. Esta técnica mede a pequena e aparente mudança da posição de um objecto devido à mudança do ponto de vista do observador. O Hubble mediu a aparente pequena oscilação das estrelas do enxame devido ao movimento da Terra em torno do Sol.

Para obter a distância exacta de NGC 6397, a equipa de Brown empregou um método inteligente desenvolvido pelos astrónomos Adam Riess, prémio Nobel, e Stefano Casertano do STScI e da Universidade Johns Hopkins, também em Baltimore, para medir com precisão as distâncias de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas. Estas estrelas pulsantes servem como marcadores confiáveis de distância para os astrónomos calcularem a taxa de expansão do Universo.

Com esta técnica, chamada de “varredura espacial”, o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble mediu a paralaxe de 40 estrelas no enxame NGC 6397, obtendo medições a cada 6 meses durante 2 anos. Os cientistas então combinaram os resultados para obter a medição precisa da distância. “Dado que estamos a observar um grupo de estrelas, podemos obter uma melhor medida ao simplesmente observar estrelas variáveis Cefeidas individuais,” explica o membro da equipa Casertano.

As minúsculas oscilações destas estrelas do enxame corresponderam a apenas 1/100 de um pixel na câmara do telescópio, medidas com uma precisão de 1/3000 de um pixel. É o equivalente a medir o tamanho de um pneu de um automóvel, na Lua, com uma precisão de uma polegada (2,54 cm).

Os investigadores dizem que podem atingir uma precisão de 1% se combinarem a distância medida pelo Hubble para NGC 6397 com os resultados vindouros do observatório espacial Gaia da ESA, que está a medir as posições e distâncias de estrelas com uma precisão sem precedentes. O lançamento do segundo conjunto de dados Gaia está previsto para o final deste mês de Abril. “Chegar a uma precisão de 1% vai estabelecer esta medição para sempre,” observa Brown.

Os resultados da equipa foram publicados na edição de 20 de Março de 2018 da revista The Astrophysical Journal Letters.

Astronomia On-line
6 de Abril de 2018

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