• Gaia

A que distância fica Polaris?

• 2024

Às vezes descubro que algo que deveria ser óbvio, algo que deveríamos saber há muito tempo, ainda não é tão conhecido.

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Como, por exemplo, a distância para Polaris. É a 48ª estrela mais brilhante no céu noturno, e é a estrela do norte . Do curso sabemos a que distância está!

Exceto que até recentemente não. Mas agora sim!

E aqui estão minhas palavras favoritas para escrever: OK, deixe-me explicar.

Polaris é celebrado porque fica perto do Pólo Norte Celestial. Isso é definido pelo giro da Terra: se você estiver exatamente no Pólo Norte da Terra, o Pólo Celestial estará reto para cima, diretamente acima de você. Como a Terra gira, o céu parece girar em torno deste ponto (ou do Pólo Sul Celestial, se você mora ao sul do Equador). Por acaso, uma estrela brilhante de mediana a mediana está muito perto deste local: Alpha Ursae Minoris. Se você puder localizar essa estrela, poderá encontrar o norte, tornando-a um marco cósmico muito importante. Afinal, é por sua posição que o chamamos de Polaris.

Aqui, deixe esse cara explicar:

Polaris é importante por causa de Onde é ... mas acontece que é importante por causa de que é também. Polaris é uma estrela variável, mudando seu brilho para cima e para baixo ao longo do tempo. A mudança não é enorme, menos de 20%, e vai de mais fraca para mais brilhante e volta a cada quatro dias ou mais. O brilho varia porque, em parte, Polaris aumenta e diminui fisicamente de tamanho. O mecanismo é um pouco complexo , e tem a ver com o hélio na atmosfera da estrela absorvendo energia, mas a parte importante é que ele fica mais brilhante quando fica maior e diminui à medida que encolhe.

Estrelas que fazem isso são chamadas de variáveis ​​Cefeidas, após a primeira descoberta, Delta Cephei . Eles estão criticamente importante para a astrofísica, porque foi descoberta (pelo astrônomo Henrietta Swan Leavitt em 1908) que o tempo que uma variável Cefeida levou para percorrer seu brilho estava relacionado à sua luminosidade absoluta , quanta energia ele emite. Isso significa que se você puder medir seu período, poderá obter sua luminosidade. Se você medir seu aparente brilho da Terra, você pode obter sua distância . As estrelas escurecem com a distância por uma lei bem compreendida, então, se você tem o brilho aparente e absoluto, bum! Distância encontrada.

A Ursa Menor seria apenas mais uma constelação esquecida se não mantivesse o topo do céu dentro de suas fronteiras. Crédito: Rogelio Bernal Andreo

E essa é a chave. As cefeidas são estrelas massivas e luminosas, tão brilhantes que podem ser vistas em outras galáxias. Se você pode medir a mudança de brilho de uma Cefeida em outra galáxia, você pode encontrar a distância até essa galáxia! Foi exatamente isso que Edwin Hubble e sua equipe fizeram no início do século 20, provando que as galáxias estavam muito, muito distantes, algo que foi muito debatido até então.

Ainda usamos as cefeidas como base da escala de distância extragalática. Temos muitas outras maneiras de medir distâncias até as galáxias, mas, em essência, elas dependem de vermos Cefeidas em galáxias próximas e usá-las para calibrar os outros métodos. Essa é uma das principais razões pelas quais o Telescópio Espacial Hubble foi construído, na verdade! Ele pode ver muitas cefeidas em galáxias próximas, bem como outros tipos de estrelas e objetos (como estrelas em explosão) usados ​​para medir a distância de galáxias mais distantes.

E agora você vê por que Polaris é tão importante. É a variável Cefeida mais próxima da Terra, portanto, saber sua distância é muito importante.

Usando paralaxe e outros métodos produziram resultados conflitantes, com distâncias relatadas de 320 a mais de 800 anos-luz! Os melhores tendem a se agrupar em torno de 430 anos-luz, mas com alguma incerteza.

Mas um novo trabalho pode ter acertado isso consideravelmente . Os astrônomos analisaram os dados da missão Gaia da Agência Espacial Europeia, que está observando mais de um bilhão de estrelas (sim, bilhão ) para registrar seus brilhos, posições e criticamente as mudanças em suas posições ao longo do tempo. Isso determina a paralaxe da estrela (eu explico como isso funciona em Crash Course Astronomy: Distances ), e daí obtemos a distância.

Ironicamente, Polaris é na verdade muito brilhante para ser medido com Gaia! Ele supera os detectores, que são projetados para observar estrelas mais fracas. No entanto, tenho mentido um pouco para você: Polaris não é uma estrela; é na verdade três : uma supergigante quente e luminosa com uma estrela mais fria (embora ainda mais quente que o Sol) orbitando-a, e uma terceira estrela orbitando o par binário mais adiante. O supergigante é aquele que pulsa.

A boa notícia é que a estrela mais distante, chamada Polaris B, é fraca o suficiente para ser medida por Gaia. Acontece que ele está a 447,08 anos-luz da Terra. Curiosamente, isso indica que Polaris B é mais brilhante do que o esperado para uma estrela de seu tipo; pode ser um binário em si, ou um binário mesclado (com as duas estrelas componentes se fundindo fisicamente para formar uma única estrela).

Mas isso significa que sabemos a distância até Polaris Aa, a supergigante, também! E isso significa que podemos encontrar características ainda mais interessantes que ele possui. Seu tamanho no céu (quão grande ele parece) foi medido usando técnicas interferométricas, e com a distância isso significa que podemos determinar que ele é fisicamente 46 vezes mais largo que o sol. Isso é grande . Mas então, é uma supergigante. Ele também tem cerca de 6,5 vezes a massa do Sol e é cerca de 2.500 vezes mais luminoso. Então, sim, é uma besta.

Além disso, verifica-se que há mais de um tipo de Cefeida (e na realidade fica muito complicado ), e isso afeta sua relação período-luminosidade. Não se sabia o tipo de Polaris, mas a nova distância esclarece isso e pode ser usada para ajudar os astrônomos a entender os diferentes tipos de Cefeidas.

Acho tudo isso fascinante para a ciência, é claro, mas também para as implicações. Polaris tem sido a estrela polar há séculos (mas nem sempre; a Terra balança enquanto gira , fazendo uma oscilação completa a cada 26.000 anos ou mais, e que move o Pólo Celestial Norte ao redor do céu em um grande círculo) e historicamente tem sido um farol de navegação, crítico para a exploração global. E mesmo assim, nosso conhecimento da própria estrela era confuso, tudo porque realmente não sabíamos a que distância ela estava.

E agora nós fazemos. E é graças a Gaia ... e novamente, eu tenho que me perguntar. O que outro este vasto banco de dados de informações estelares de Gaia reservará para nós? Que outros tesouros astronômicos estão esperando para serem descobertos?