Astrónomos medem pela primeira vez a massa de uma estrela isolada distante

2004-09-28

As várias observações realizadas. À esquerda, em cima: em Fevereiro de 1993 os astrónomos descobrem, através de observações efectuadas pelo telescópio de 50 polegadas do Observatório de Mount Stromlo, na Austrália, o aumento do brilho de uma estrela, devido ao efeito de microlente gravitacional provocado por uma outra estrela em trânsito. À esquerda, em baixo: o mesmo telescópio, em 1994, depois das duas estrelas envolvidas no fenómeno deixarem de estar alinhadas, revela-se incapaz de obter imagens distintas de cada uma delas. À direita: Imagem obtida pelo Hubble a 11 de Julho de 2002, onde finalmente se consegue observar, em separado, as duas estrelas. Crédito: NASA, ESA e D. Bannett, Universidade de Notre Dame.
Pela primeira vez, desde a determinação da massa do Sol
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
, os astrónomos conseguiram determinar directamente a massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
de uma estrela
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
isolada. A estrela em questão é uma pequena estrela vermelha, localizada a 1800 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
da Terra.

O conhecimento da massa das estrelas é muito importante para uma melhor compreensão da evolução estelar. Até agora, os cientistas tinham apenas conseguido determinar a massa de estrelas que fazem parte de sistemas binários, aplicando, para isso, a Lei da Gravitação de Newton às medições das órbitas
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
das estrelas em torno do seu centro de massa. Desta vez foi utilizada a Teoria da Relatividade
Teoria da Relatividade Geral
A Teoria da Relatividade Geral foi formulada por Albert Einstein em 1916 como expansão da Teoria da Relatividade Restrita (formulada em 1905) de forma a incluir o efeito da gravitação no espaço-tempo. Esta teoria propõe que o espaço-tempo é uma estrutura quadri-dimensional cuja curvatura é determinada pela presença de matéria. Neste sentido, a gravitação manifesta-se como curvatura do espaço-tempo, e não como uma força entre duas massas.
de Einstein, combinada com um programa de larga escala utilizando telescópios terrestres e o Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
(NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
/ESA
European Space Agency (ESA)
A Agência Espacial Europeia foi fundada em 1975 e actualmente conta com 15 países membros, incluindo Portugal.
).

Esta pequena estrela captou a atenção dos astrónomos em 1993. O grupo de investigação do projecto MACHO
Projecto MACHO
O projecto MACHO tem como principal objectivo testar a hipótese de uma fracção significativa da matéria escura do halo da nossa Galáxia ser constituída por objectos como anãs castanhas e planetas: estes objectos são designados por MACHOs (MAssive Compact Halo Objects, ou seja, objectos compactos de massa elevada do halo galáctico). Estes objectos podem ser detectados através do efeito de microlente gravitacional que provocam na luz de estrelas mais distantes. Como o evento é raro, torna-se necessário monitorizar a fotometria de vários milhões de estrelas durante anos para obter uma taxa de detecção útil - este projecto utiliza o telescópio de 50 polegadas do Observatório de Mt. Stromlo (Austrália). O projecto MACHO é uma colaboração entre cientistas dos observatórios de Mt. Stromlo e Siding Spring (Austrália), do Centro para a Astrofísica das Partículas da Universidade da Califórnia (EUA) e do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (EUA).
realizou observações na direcção da Grande Nuvem de Magalhães
Grande Nuvem de Magalhães
A Grande Nuvem de Magalhães é uma galáxia irregular que orbita a Via Láctea, a uma distância aproximada de 180 mil anos-luz. Juntamente com a Pequena Nuvem de Magalhães, é um objecto celeste do céu austral bem visível à vista desarmada, na constelação do Dorado (Espadarte). Conhecida desde 964 D.C., quando foi mencionada pelo astrónomo Persa Al Sufi, foi redescoberta por Fernão de Magalhães em 1519. Esta galáxia contém inúmeros objectos interessantes, entre os quais a Nebulosa da Tarântula (NGC 2070).
, monitorizando o brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
de milhões de estrelas, durante vários anos, procurando fenómenos de microlentes gravitacionais
efeito de microlente gravitacional
O efeito de microlente gravitacional é um caso particular do efeito de lente gravitacional - a deflexão da luz provocada pelo campo gravitacional de um objecto com massa que se encontra entre o observador e a fonte de luz. Chama-se microlente gravitacional quando não há distorção na imagem da fonte de luz, mas esta aumenta o seu brilho. Por exemplo, se uma pequena estrela próxima de nós passar exactamente entre nós e uma outra estrela mais distante, o campo gravitacional da estrela mais próxima actua como uma microlente e foca a luz da estrela mais distante, aumentando o seu brilho.
. Este fenómeno, previsto pela Teoria da Relatividade Geral, é devido à distorção do espaço em torno de um objecto de massa elevada, como é o caso de uma estrela; o espaço distorcido actua como uma lente, aumentando a luz proveniente de outra estrela situada em plano de fundo.

Na maioria dos casos em que um fenómeno deste género ocorre, a estrela em trânsito
trânsito
Designa-se por trânsito a passagem de um objecto astronómico à frente do disco de um objecto maior e mais longínquo. Por exemplo, o trânsito de Vénus diante do Sol.
é muito menos brilhante do que a estrela mais distante. Mas num dos eventos descobertos em 1993, ao qual foi dado o nome de MACHO-LMC-5, a luz observada não aumentou apenas de brilho, mas mostrou alterações na cor que sugeriam que a estrela em plano de fundo e a estrela em primeiro plano teriam brilhos semelhantes. Isto deixava a possibilidade de as duas estrelas poderem ser observadas separadamente – se os astrónomos esperassem alguns anos até que a estrela de primeiro plano tivesse tempo para se afastar do alinhamento.

Os telescópios terrestres não viriam, no entanto, a conseguir mostrar as duas estrelas como dois objectos separados. Foi necessário recorrer ao Telescópio Espacial Hubble para que, em observações realizadas em 1999, 2002 e 2003, se conseguissem imagens das duas estrelas separadas.

Então, utilizando o usual método da paralaxe
paralaxe
A paralaxe é a mudança aparente da posição de um objecto observado, causada por uma mudança da posição do observador
, os astrónomos puderam calcular a distância à Terra da estrela em primeiro plano, situada no halo da nossa Galáxia
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
. O resultado obtido mostrou-se de acordo com o que tinha sido inferido dos detalhes da variação de brilho em 1993, baseados em alterações ténues, resultantes do movimento de rotação da Terra durante a observação do efeito de microlente.

Por sua vez, a distância da Terra à Grande Nuvem de Magalhães, onde está localizada a estrela em plano de fundo, uma estrela azul, é conhecida. Tornou-se assim possível calcular o único parâmetro desconhecido na equação que traduz o efeito de microlente gravitacional e que não é mais do que a massa da estrela em primeiro plano.

A massa obtida é um décimo da massa do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
. O fraco brilho da pequena estrela vermelha fazia prever um valor menor, mas, mesmo assim, os astrónomos estão entusiasmados e pretendem aplicar este método mais vezes no futuro. Para isso, esperam poder contar, na observação de mais eventos de microlentes gravitacionais, com a Missão de Interferometria Espacial (NASA), prevista ser lançada em 2009.

Estes resultados foram publicados no Astronomical Journal pelos astrónomos Andrew Gould, da Universidade Estatal de Ohio, David Bennett, da Universidade de Notre Dame e David Alves, do Centro de Voo Espacial Goddard.

Fonte da notícia: http://hubblesite.org/newscenter/newsdesk/archive/releases/2004/24/text/