segunda-feira, 9 de abril de 2018

A primeira medição precisa de distância de um aglomerado globular

Astrônomos usaram o telescópio espacial Hubble para medir pela primeira vez, e com precisão, a distância de um dos objetos mais antigos do Universo, uma coleção de estrelas nascidas pouco tempo depois do Big Bang.

NGC 6397

© STScI/Hubble (NGC 6397)

Este novo e refinado critério de distância fornece uma estimativa independente da idade do Universo. A nova medição também ajudará os astrônomos a melhorar os modelos de evolução estelar. Os aglomerados estelares são o ingrediente fundamental 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 aglomerado globular chamado NGC 6397, é um dos aglomerados deste tipo mais próximos da Terra. A nova medição determinou que o aglomerado se encontra a 7.800 anos-luz de distância, com uma margem de erro de apenas 3%.

Até agora, os astrônomos estimavam as distâncias dos aglomerados 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 astrônomos conseguiram esticar a "régua" do Hubble para além do disco da nossa Galáxia, a Via Láctea.

Os pesquisadores calcularam a idade do NGC 6397 em 13,4 bilhões de anos. "Os aglomerados 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 Space Telescope Science Institute (STScI).

As distâncias precisas aos aglomerados 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 deste 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 aglomerados abertos muito mais jovens no interior da nossa Galáxia, porque estão mais próximos da Terra."

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

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

Para obter a distância exata do NGC 6397, os pesquisadores empregaram um método desenvolvido pelos astrônomos Adam Riess, prêmio Nobel, e Stefano Casertano do STScI e da Universidade Johns Hopkins, para medir com precisão as distâncias de estrelas pulsantes chamadas variáveis Cefeidas. Estas estrelas pulsantes servem como marcadores confiáveis de distância para calcular 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 aglomerado globular 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 observando um aglomerado de estrelas, podemos obter uma melhor medida ao simplesmente observar estrelas variáveis Cefeidas individuais," explica Casertano.

As minúsculas oscilações destas estrelas do aglomerado corresponderam a apenas 1/100 de um pixel na câmara do telescópio, medidas com uma precisão de 1/3.000 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 pesquisadores 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 medindo 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.

Os resultados da pesquisa foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Space Telescope Science Institute

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