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set 02

Plêiades: observatório Espacial Kepler revela a variabilidade das Sete Irmãs

http://www.ras.org.uk/images/stories/press/RAS-PR-17_37/Pleiades_K2ffi.jpg

Esta imagem obtida pelo Telescópio Espacial Kepler mostra os membros do aglomerado das Plêiades. O aglomerado abrange 42 CCDs (charge-coupled devices) dos 95 que constituem a câmara do Kepler. As sete estrelas mais brilhantes (Alcyone, Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta e Pleione) são visíveis a olho nu. O Kepler não foi desenhado para observar estrelas assim tão brilhantes pois elas fazem com que a câmara fique saturada, produzindo picos e outros artefatos. Apesar desta séria degradação, a nova técnica permitiu que os astrônomos medissem cuidadosamente as mudanças no brilho destas estrelas enquanto o Kepler as observava durante quase três meses. Créditos: NASA/Universidade de Aarhus/T. White

As “Sete Irmãs”, assim conhecidas pelos antigos gregos, são agora conhecidas pelos astrônomos modernos como M45, ou como o aglomerado estelar aberto das Plêiades, um conjunto de estrelas visíveis a olho nu e estudadas há já milhares de anos por culturas espalhadas por todo o mundo. O Dr. Tim White do Centro de Astrofísica Estelar da Universidade de Aarhus, juntamente com o seu time de astrônomos dinamarqueses e internacionais, demonstraram uma poderosa nova técnica para observar estrelas como estas que, normalmente, são demasiadamente brilhantes para avistar com telescópios de alto desempenho. O seu trabalho foi publicado em MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society).

Usando um novo algoritmo para melhorar as observações do Telescópio Espacial Kepler na sua missão K2, o time realizou o estudo mais detalhado, até agora, da variabilidade destas estrelas. O Kepler está desenhado para procurar planetas em órbita de estrelas distantes através da detecção da diminuição do brilho quando estes passam à sua frente, e também para fazer asterossismologia (sismologia estelar), estudando a estrutura e evolução de estrelas tal como revelado pelas mudanças no seu brilho.

Levando-se em consideração que a missão Kepler foi desenhada para observar milhares de estrelas fracas de uma só vez, algumas das estrelas mais brilhantes são na verdade demasiadamente luminosas para se observar com os dispositivos do Kepler. A luz de uma estrela brilhante, apontada a um detector, fará com que os pixels centrais da imagem da estrela fiquem saturados, o que provoca uma perda da precisão muito significativa na medição do brilho total da estrela. Este é o mesmo processo que causa uma perda de alcance dinâmico nas câmaras digitais comuns, que não conseguem ver detalhes ténues e brilhantes na mesma exposição.

O autor principal Tim White disse:

A solução para a observação de estrelas brilhantes com o Kepler acabou por ser bastante simples. Estamos principalmente preocupados com as mudanças relativas, não absolutas, no brilho. Nós podemos medir essas alterações nos pixels insaturados próximos e ignorar completamente as áreas saturadas.

No entanto, as mudanças no movimento do satélite e ligeiras imperfeições no detector podem ainda ocultar o sinal de variabilidade estelar. Para superar este problema, os autores desenvolveram uma nova técnica para atribuir “pesos” a contribuição de cada pixel a fim de encontrar o equilíbrio certo onde os efeitos instrumentais são cancelados, revelando a verdadeira variabilidade estelar. Este novo método foi denominado fotometria halo, um algoritmo simples e rápido que os autores lançaram como software livre de código aberto.

A maioria das sete estrelas são estrelas B de pulsação lenta, uma classe de estrela variável em que o brilho estelar muda com períodos razoavelmente longos (poucos dias). As frequências destas pulsações são fundamentais para explorar alguns dos processos mal compreendidos no núcleo destas estrelas.

http://www.ras.org.uk/images/stories/press/RAS-PR-17_37/Pleiades_timeseries.jpg

As distintas flutuações no brilho de cada estrela revelam pistas sobre as suas propriedades físicas como o tamanho e rotação. A maioria das estrelas mais brilhantes do aglomerado estelar M45 são de um tipo de variável chamado variável B de pulsação lenta, mas Maia é diferente e mostra evidências de uma grande mancha química que atravessa a sua superfície à medida que gira durante o período de 10 dias. Créditos: Universidade de Aarhus/T. White

A sétima estrela, Maia, é diferente: varia com um período regular de 10 dias. Estudos anteriores mostraram que Maia pertence a uma classe de estrelas com concentrações superficiais anormais de alguns elementos químicos, como o manganês. Para saber se estes elementos estavam relacionados, foram realizadas várias observações espectroscópicas com o Telescópio Hertzsprung SONG.

Dra. Victoria Antoci, coautora do trabalho e professora assistente do Centro de Astrofísica Estelar da Universidade de Aarhus, comentou:

O que vimos foi que as mudanças de brilho observadas pelo observatório Kepler acompanham as mudanças na força da absorção do manganês na atmosfera de Maia. Nós concluímos que as variações são provocadas por uma grande mancha química que reside na superfície da estrela, que se torna visível com a rotação da estrela ao longo do período de 10 dias.

Tim White declarou:

Há sessenta anos atrás, os astrônomos pensaram que tinham observado variabilidade na estrela Maia com um período de algumas horas e sugeriram que esta era a primeira estrela de uma nova classe de variáveis chamadas ‘Variáveis Maia‘, mas as nossas novas observações mostram que Maia não é, ela própria, uma Variável Maia!

Infelizmente, não foram detectados sinais de trânsitos exoplanetários neste estudo, mas os autores mostram que o seu novo algoritmo pode alcançar a precisão necessária para o Kepler e os futuros telescópios espaciais como o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) detectarem planetas em trânsito em estrelas tão brilhantes quanto a nossa vizinha Alpha Centauri. Estas estrelas brilhantes e próximas são os melhores alvos para futuras missões, como o JWST (James Webb Space Telescope), que deverá ser lançado no final de 2018.

Fontes

Universidade do Havaí: Astronomers discover variability in the Seven Sisters of the Pleiades Cluster

RAS: Kepler satellite discovers variability in the Seven Sisters

._._.

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