Uma equipe de astrônomos usou a asterosismologia, ou o estudo das oscilações estelares, para medir com precisão a distância das estrelas à Terra. A sua investigação examinou milhares de estrelas e verificou as medições feitas durante a missão Gaia para estudar o Universo próximo.
Para a maioria de nós, todos os incontáveis pontos brilhantes no céu noturno parecem estrelas. Mas, na verdade, algumas dessas manchas são na verdade planetas, ou sóis distantes, ou mesmo galáxias inteiras localizadas a milhares de milhões de anos-luz de distância. O que você está vendo depende de quão longe está da Terra. É por isso que medir a distância exata até aos objetos celestes é um objetivo tão importante para os astrónomos – e um dos maiores desafios que enfrentam atualmente.
Contribuições da Missão Gaia
Foi com isto em mente que a Agência Espacial Europeia (ESA) lançou a missão Gaia há dez anos. Os dados recolhidos pelo satélite Gaia estão a abrir uma janela para o Universo próximo, fornecendo medições astronómicas – como posição, distância da Terra e movimento – de quase dois mil milhões de estrelas.
Na EPFL, o grupo de pesquisa Standard Candles and Distances liderado pelo Prof. Richard Anderson tem como objetivo medir a atual expansão do Universo e vê Gaia como uma ferramenta valiosa. “Gaia aumentou por um fator de 10.000 o número de estrelas cujas paralaxes são medidas graças a um enorme ganho em precisão em relação à sua antecessora, a missão Hipparcos da ESA”, afirma. Hoje, os cientistas usam paralaxes para calcular a distância até as estrelas. Este método envolve a medição de ângulos de paralaxe, com a ajuda do satélite, através de uma forma de triangulação entre a localização de Gaia no espaço, o Sol e a estrela em questão. Quanto mais longe uma estrela, mais difícil é a medição porque a paralaxe fica menor quanto maior a distância.
Refinando medições de paralaxe
Apesar do sucesso retumbante de Gaia, a medição da paralaxe é complexa e permanecem pequenos efeitos sistemáticos que devem ser verificados e corrigidos para que as paralaxes de Gaia atinjam o seu pleno potencial. É nisso que cientistas da EPFL e da Universidade de Bolonha, em Itália, têm trabalhado, através de cálculos realizados em mais de 12.000 estrelas gigantes vermelhas oscilantes* – o maior tamanho de amostra e as medições mais precisas até à data.
“Medimos os vieses de Gaia comparando as paralaxes relatadas pelo satélite com as paralaxes das mesmas estrelas que determinamos usando a asterosismologia”, diz Saniya Khan, cientista do grupo de pesquisa de Anderson e autor principal de um estudo publicado hoje na revista. Astronomia e Astrofísica.
Asterosismologia e terremotos estelares
Da mesma forma que os geólogos estudam a estrutura da Terra usando terremotos, os astrônomos usam a asterossismologia, e especificamente as vibrações e oscilações das estrelas, para coletar informações sobre suas propriedades físicas. As oscilações estelares são medidas como pequenas variações na intensidade da luz e traduzidas em ondas sonoras, dando origem a um espectro de frequência dessas oscilações.
Analisando ‘Música’ Estelar
“O espectro de frequências permite-nos determinar a que distância uma estrela está, permitindo-nos obter paralaxes asterossísmicas,” diz Khan. “No nosso estudo, ouvimos a ‘música’ de um grande número de estrelas – algumas delas a 15.000 anos-luz de distância!”
Para transformar sons em medidas de distância, a equipe de pesquisa começou com um fato simples. A velocidade com que as ondas sonoras se propagam pelo espaço depende da temperatura e da densidade do interior da estrela. “Ao analisar o espectro de frequência das oscilações estelares, podemos estimar o tamanho de uma estrela, da mesma forma que você pode identificar o tamanho de um instrumento musical pelo tipo de som que ele emite – pense na diferença de altura entre um violino e um violoncelo. ”, diz Andrea Miglio, professora titular do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Bolonha e terceira autora do estudo.
Melhorando as medições astronômicas
Tendo assim calculado o tamanho de uma estrela, os astrónomos determinaram então a sua luminosidade e compararam este valor com a luminosidade percebida aqui na Terra. Eles combinaram esta informação com leituras de temperatura e composição química obtidas por espectroscopia e analisaram estes dados através de análises sofisticadas para calcular a distância até à estrela. Por fim, os astrônomos compararam as paralaxes obtidas neste processo com as relatadas por Gaia para verificar a precisão das medições do satélite.
“A asterossismologia é a única forma de verificarmos a precisão da paralaxe de Gaia em todo o céu – isto é, tanto para estrelas de baixa como de alta intensidade,” diz Anderson. E o futuro deste campo é brilhante, como descreve Khan:
“Próximas missões espaciais como TESS e o PLATO, destinado a detectar e pesquisar exoplanetas, empregará a asterossismologia e fornecerá os conjuntos de dados necessários em regiões cada vez maiores do céu. Métodos semelhantes aos nossos irão, portanto, desempenhar um papel crucial na melhoria das medições de paralaxe de Gaia, o que nos ajudará a identificar o nosso lugar no Universo e beneficiará uma infinidade de subcampos da astronomia e da astrofísica.”
Referência: “Investigando a sistemática de paralaxe Gaia EDR3 usando asterosismologia de estrelas gigantes frias observadas por Kepler, K2 e TESS – II. Decifrando a sistemática da paralaxe de Gaia usando estrelas vermelhas” por S. Khan, RI Anderson, A. Miglio, B. Mosser e YP Elsworth, 15 de dezembro de 2023, Astronomia e Astrofísica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347919