Cefeidas: estrelas para medir o Universo

  Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o interferómetro do VLT para medir com grande precisão a escala da relação período-luminosidade das estrelas cefeides. Os resultados mostram que as medidas anteriores estão correctas, dando mais confiança nas determinações de distâncias no Universo.
  Medir a distância que nos separa de um objecto astronómico é uma tarefa extremamente árdua. Se para estrelas que se encontram próximas de nós esta tarefa pode ser realizada geometricamente usando a paralaxe terrestre, para objectos mais distantes, como as galáxias, não existe nenhuma forma directa de o fazer. Deste modo, os métodos utilizados baseiam-se em processos indirectos, um dos mais importantes sendo a chamada relação período-luminosidade (PL) das estrelas cefeidas.

O observatório do VLT, com os seus 4 telescópios de 8.2-m de diâmetro, onde foram medidos os diâmetros das 4 estrelas cefeidas. Cortesia ESO.

  As cefeidas são estrelas gigantes e extremamente luminosas que pulsam de forma regular. Devem o seu nome à estrela δ da constelação do Cefeu, a primeira deste tipo a ser descoberta. Curiosamente, desde o início do século XX que se sabe que o período desta variação é proporcional à luminosidade da estrela. Assim, conhecido o período, podemos deduzir o seu brilho absoluto, e medindo o brilho relativo (magnitude da estrela observada na Terra), podemos deduzir a distância a que a cefeida se encontra.
  Mas para calibrar esta relação precisamos de conhecer a distância a algumas cefeides. Ora, se formos capazes de determinar quanto variou durante um período de pulsação o raio de uma destas estrelas (ΔR; por exemplo, medindo a variação de velocidade radial da estrela) e ao mesmo tempo determinarmos a variação do seu diâmetro angular (ΔΘ; a partir da variação da sua magnitude e recorrendo a modelos da atmosfera da estrela), podemos deduzir a sua distância. Esta é dada pela razão das duas grandezas - ΔR/ΔΘ. Este método denomina-se de Baade-Wesselink, em homenagem aos astrofísicos que o propuseram.
  Embora isto pareça simples, este processo tem de passar pelos modelos de atmosferas estelares para determinar o valor do ΔΘ, o que pode introduzir erros importantes. Infelizmente, o diâmetro angular de uma estrela cefeide vista da Terra é extremamente pequeno (equivalente ao diâmetro de uma casa na Lua vista a partir da Terra). Mais ainda, o que queremos medir é a variação deste diâmetro, i.e., uma fracção deste valor.
  Agora, uma equipa internacional de astrónomos utilizou o interferómetro do VLT, para medir directamente a variação do diâmetro angular de 4 estrelas cefeides. Desta forma foi possível determinar a variação de diâmetro angular das estrelas sem recorrer a modelos de atmosferas. Complementando estas observações com medidas de velocidade radial, os astrofísicos puderam assim determinar com grande exactidão a distância às 4 cefeidas, e calibrar a relação PL.
  Os resultados são encorajadores, já que os valores derivados são exactamente os obtidos anteriormente. Este resultado dá grande confiança à utilização de cefeides para determinar distâncias.

Formação estelar explosiva numa galáxia anã

  A formação estelar é um dos fenómenos mais fundamentais do Universo. É nas estrelas e nas explosões terminais que marcam a vida das de maior massa que os elementos químicos primordiais (hidrogénio e hélio, basicamente) se transformam em elementos mais complexos (carbono, oxigénio e silício, por exemplo), que mais tarde formarão as moléculas e grãos de poeira que levarão à formação de novas estrelas, planetas e mesmo ao aparecimento da Vida.

A imagem revela a galáxia anã com formação explosiva de estrelas NGC5253, numa composição de observações no infravermelho próximo (VLT, a vermelho) e óptico (telescópio espacial Hubble a azul e verde). Cortesia: ESO, Giovanni Cresci (Universidade de Florença, Itália) e colaboradores.

  Hoje compreendemos em traços gerais como se formam estrelas: por colapso gravitacional das partes mais densas de nuvens moleculares frias, que contêm já elementos químicos provenientes de gerações anteriores de estrelas. Considerando épocas mais remotas do Universo, podemos levantar a questão de como é que as primeiras estrelas se formaram, numa fase em que não existia muito mais do que o hidrogénio e hélio remanescentes do Big Bang. Esta é uma das questões fundamentais da astrofísica moderna, que pode ser estudada através de galáxias distantes, cada vez mais próximas do próprio Big Bang, mas também, curiosamente, através do estudo de galáxias próximas...
  No Universo local existe uma classe de galáxias relativamente pequenas (cerca de um centésimo da Via Láctea) e pobres em poeira e "metais" (como se designam em astrofísica todos os elementos químicos mais pesados que o hidrogénio e o hélio). Estas galáxias anãs podem mesmo ser galáxias que se mantiveram no seu estado primordial, sem evoluirem nos últimos milhares de milhões de anos. O estudo da sua formação estelar (que por vezes é intensa) pode pois revelar o modo como as primeiras estrelas se formaram no Universo primitivo.
  A galáxia NGC 5253, uma das galáxias anãs mais próximas conhecidas (a 11 milhões de anos-luz) foi agora estudada por uma equipa de astrónomos europeus, usando o VLT. Através de observações no infravermelho próximo, conseguiram penetrar as nuvens densas onde novas estrelas se estão a formar. Contabilizaram mais de 100 aglomerados de estrelas jovens, metade dos quais são bastante jovens em termos astronómicos, com menos de 20 milhões de anos de idade. A quantidade de estrelas em formação é impressionante para uma galáxia anã como a NGC 5253.
  A comprimentos de onda ainda maiores um dos aglomerados estelares torna-se dominante. Com alguns milhões de anos apenas e com uma massa equivalente a um milhão de estrelas tipo Sol, este objecto emite tanta energia no infravermelho quanto toda a galáxia no óptico. O carácter extremo deste aglomerado poderá ser semelhante ao dos progenitores dos aglomerados estelares mais antigos que observamos hoje na Via-Láctea. Estaremos a ver o nosso próprio passado na nossa vizinhança...?