{"id":5791,"date":"2023-02-07T07:35:11","date_gmt":"2023-02-07T06:35:11","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=5791"},"modified":"2023-02-07T07:35:12","modified_gmt":"2023-02-07T06:35:12","slug":"hubble-mede-diretamente-e-pela-primeira-vez-a-massa-de-uma-ana-branca-solitaria","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/02\/07\/hubble-mede-diretamente-e-pela-primeira-vez-a-massa-de-uma-ana-branca-solitaria\/","title":{"rendered":"Hubble mede diretamente, e pela primeira vez, a massa de uma an\u00e3 branca solit\u00e1ria<\/strong>"},"content":{"rendered":"
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A an\u00e3 branca LAWD 37 \u00e9 a estrela no centro desta imagem pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA\/ESA. Embora o seu “forno de fus\u00e3o nuclear” tenha sido desligado, o calor retido arde \u00e0 superf\u00edcie a cerca de 100.000 graus Celsius, fazendo com que o remanescente estelar brilhe intensamente.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, P. McGill (Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz e Universidade de Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Os astr\u00f3nomos que utilizam o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA\/ESA mediram diretamente, e pela primeira vez, a massa de uma an\u00e3 branca isolada – o n\u00facleo remanescente de uma estrela “queimada” como o Sol.<\/p>\n\n\n\n

Os investigadores descobriram que a an\u00e3 branca tem 56% da massa do nosso Sol. Isto concorda com as previs\u00f5es te\u00f3ricas anteriores da sua massa e corrobora as teorias atuais de como as an\u00e3s brancas evoluem como o produto final da evolu\u00e7\u00e3o de uma estrela t\u00edpica. Esta observa\u00e7\u00e3o \u00fanica fornece mais informa\u00e7\u00f5es sobre as teorias da estrutura e composi\u00e7\u00e3o das an\u00e3s brancas.<\/p>\n\n\n\n

At\u00e9 agora, as medi\u00e7\u00f5es anteriores da massa das an\u00e3s brancas foram obtidas a partir da observa\u00e7\u00e3o de an\u00e3s brancas em sistemas estelares bin\u00e1rios. Ao observar o movimento de duas estrelas companheiras, os cientistas podem utilizar a simples f\u00edsica Newtoniana para medir as suas massas. No entanto, estas medi\u00e7\u00f5es podem ser incertas caso a companheira da an\u00e3 branca esteja numa \u00f3rbita de longo per\u00edodo de centenas ou milhares de anos. O movimento orbital s\u00f3 pode ser medido por telesc\u00f3pios ao longo de uma breve “fatia” do movimento orbital da an\u00e3.<\/p>\n\n\n

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Esta ilustra\u00e7\u00e3o mostra como a gravidade de uma an\u00e3 branca em primeiro plano curva o espa\u00e7o e dobra a luz de uma estrela de fundo. Os astr\u00f3nomos que utilizam o Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA\/ESA mediram pela primeira vez, diretamente, a massa de uma \u00fanica estrela isolada que n\u00e3o o nosso Sol – gra\u00e7as a este truque \u00f3tico da natureza. O alvo era uma an\u00e3 branca – o n\u00facleo sobrevivente de uma estrela “queimada”, semelhante ao Sol. Quanto maior for a deforma\u00e7\u00e3o tempor\u00e1ria e infinitesimal da imagem da estrela de fundo, mais massiva \u00e9 a estrela de primeiro plano. Os investigadores descobriram que a an\u00e3 branca tem 56 por cento da massa do nosso Sol. Este efeito, chamado lente gravitacional, foi previsto como consequ\u00eancia da teoria da relatividade geral de Einstein h\u00e1 um s\u00e9culo atr\u00e1s.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, A. Feild<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Para esta an\u00e3 branca sem companheira, os investigadores tiveram de empregar um truque da natureza, chamado microlente gravitacional. A luz de uma estrela de fundo foi ligeiramente desviada pela deforma\u00e7\u00e3o gravitacional do espa\u00e7o pela an\u00e3 branca em primeiro plano. Quando a an\u00e3 branca passou em frente da estrela de fundo, a microlente fez com que ela aparecesse temporariamente deslocada da sua posi\u00e7\u00e3o real no c\u00e9u.<\/p>\n\n\n\n

Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. O autor principal \u00e9 Peter McGill, anteriormente da Universidade de Cambridge no Reino Undo que agora trabalha na Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz.<\/p>\n\n\n\n

McGill utilizou o Hubble para medir com precis\u00e3o a luz de uma estrela distante “curvada” \u00e0 volta da an\u00e3 branca, conhecida como LAWD 37, fazendo com a estrela de fundo que mudasse temporariamente a sua posi\u00e7\u00e3o aparente no c\u00e9u.<\/p>\n\n\n\n

Kailash Sahu do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, o principal investigador Hubble desta observa\u00e7\u00e3o recente, utilizou pela primeira vez microlentes em 2017 para medir a massa de outra an\u00e3 branca, Stein 2051 B. Mas essa an\u00e3 encontra-se num sistema bin\u00e1rio amplamente separado. “A nossa \u00faltima observa\u00e7\u00e3o fornece uma nova refer\u00eancia porque LAWD 37 encontra-se sozinha”, disse Sahu.<\/p>\n\n\n\n

Os remanescentes colapsados de uma estrela que “ardeu” h\u00e1 mil milh\u00f5es de anos, LAWD 37 tem sido bastante estudada porque fica a apenas 15 anos-luz de dist\u00e2ncia na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o da Mosca. “Dado que esta an\u00e3 branca est\u00e1 relativamente pr\u00f3xima de n\u00f3s, temos muitos dados sobre ela – temos informa\u00e7\u00f5es sobre o seu espectro de luz, mas a pe\u00e7a que faltava no puzzle era a medi\u00e7\u00e3o da sua massa”, disse McGill.<\/p>\n\n\n

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Este gr\u00e1fico mostra como a microlente foi utilizada para medir a massa de uma an\u00e3 branca. A an\u00e3, chamada LAWD 37, \u00e9 a estrela no centro desta imagem pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble. A inser\u00e7\u00e3o mostra como a an\u00e3 passou em frente de uma estrela de fundo em 2019. A linha azul ondulada tra\u00e7a o movimento aparente da an\u00e3 atrav\u00e9s do c\u00e9u, tal como visto da Terra. Embora a an\u00e3 siga uma trajet\u00f3ria reta, o movimento da Terra \u00e0 medida que orbita o Sol transmite um aparente desvio sinusoidal devido \u00e0 paralaxe (a estrela est\u00e1 apenas a 15 anos-luz de dist\u00e2ncia. Portanto, est\u00e1 a mover-se a uma velocidade mais r\u00e1pida contra o fundo estelar). Ao passar pela estrela de fundo mais fraca, o campo gravitacional da an\u00e3 deformou o espa\u00e7o (como a teoria da relatividade geral de Einstein previu h\u00e1 um s\u00e9culo atr\u00e1s). E esta deflex\u00e3o foi medida com precis\u00e3o pela extraordin\u00e1ria resolu\u00e7\u00e3o do Hubble. A quantidade de deflex\u00e3o produz uma massa para a an\u00e3 branca equivalente a 56 por cento da massa do nosso Sol e fornece uma vis\u00e3o das teorias da estrutura e composi\u00e7\u00e3o das an\u00e3s brancas. Esta \u00e9 a primeira vez que os astr\u00f3nomos medem diretamente a massa de uma \u00fanica estrela isolada que n\u00e3o o nosso Sol.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, P. McGill (Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz e Universidade de Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A equipa debru\u00e7ou-se atentamente sobre a an\u00e3 branca gra\u00e7as \u00e0 miss\u00e3o Gaia da ESA, que faz medi\u00e7\u00f5es extraordinariamente precisas da posi\u00e7\u00e3o de quase duas mil milh\u00f5es de estrelas. M\u00faltiplas observa\u00e7\u00f5es do Gaia podem ser usadas para seguir o movimento de uma estrela. Com base nestes dados, os astr\u00f3nomos foram capazes de prever que LAWD 37 passaria brevemente em frente de uma estrela de fundo em novembro de 2019.<\/p>\n\n\n\n

Assim que isto foi conhecido, os astr\u00f3nomos utilizaram o Hubble para medir com precis\u00e3o, durante v\u00e1rios anos, como a posi\u00e7\u00e3o aparente da estrela de fundo no c\u00e9u foi temporariamente desviada durante a passagem da an\u00e3 branca.<\/p>\n\n\n\n

“Estes eventos s\u00e3o raros e os efeitos s\u00e3o min\u00fasculos”, disse McGill. “Por exemplo, o tamanho medido do nosso desvio \u00e9 como medir o comprimento de um carro na Lua, visto da Terra”.<\/p>\n\n\n\n

Uma vez que a luz da estrela de fundo era t\u00e3o fraca, o principal desafio para os astr\u00f3nomos era extrair a sua imagem do brilho da an\u00e3 branca, que \u00e9 400 vezes mais brilhante do que a estrela de fundo. Apenas o Hubble pode fazer este tipo de observa\u00e7\u00f5es de alto contraste no vis\u00edvel.<\/p>\n\n\n\n

“Mesmo quando se identifica um destes eventos extremamente raros, ainda \u00e9 extremamente dif\u00edcil fazer estas medi\u00e7\u00f5es”, disse Leigh Smith da Universidade de Cambridge. “O brilho da an\u00e3 branca pode causar listras em dire\u00e7\u00f5es imprevis\u00edveis, o que significa que tivemos que analisar cada uma das observa\u00e7\u00f5es do Hubble com extremo cuidado, e as suas limita\u00e7\u00f5es, para modelar o evento e estimar a massa de LAWD 37”.<\/p>\n\n\n\n

“A precis\u00e3o da medi\u00e7\u00e3o da massa de LAWD 37 permite-nos testar a rela\u00e7\u00e3o massa-raio das an\u00e3s brancas”, disse McGill. “Isto significa testar a teoria da mat\u00e9ria degenerada (um g\u00e1s, sob a gravidade, t\u00e3o supercomprimido, que se comporta mais como mat\u00e9ria s\u00f3lida) nas condi\u00e7\u00f5es extremas dentro desta estrela morta”, acrescentou.<\/p>\n\n\n

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Este gr\u00e1fico mostra como a microlente foi utilizada para medir a massa de uma an\u00e3 branca. A an\u00e3, chamada LAWD 37, \u00e9 a estrela no centro desta imagem pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble. As caixas \u00e0 direita tra\u00e7am a forma como a an\u00e3 passou em frente de uma estrela de fundo em 2019. A linha azul ondulada tra\u00e7a o movimento aparente da an\u00e3 atrav\u00e9s do c\u00e9u, tal como visto da Terra. Embora a an\u00e3 esteja a seguir uma trajet\u00f3ria reta, o movimento da Terra \u00e0 medida que orbita o Sol transmite um aparente deslocamento sinusoidal devido \u00e0 paralaxe (a estrela est\u00e1 apenas a 15 anos-luz de dist\u00e2ncia e por isso move-se a um ritmo mais r\u00e1pido contra o fundo estelar). Ao passar pela estrela de fundo mais fraca, o campo gravitacional da an\u00e3 deformou o espa\u00e7o (como a teoria da relatividade geral de Einstein previu h\u00e1 um s\u00e9culo atr\u00e1s). E esta deflex\u00e3o foi medida com precis\u00e3o pela extraordin\u00e1ria resolu\u00e7\u00e3o do Hubble. A quantidade de deflex\u00e3o produz uma massa para a an\u00e3 branca equivalente a 56 por cento da massa do nosso Sol e fornece uma vis\u00e3o das teorias da estrutura e composi\u00e7\u00e3o das an\u00e3s brancas. Esta \u00e9 a primeira vez que os astr\u00f3nomos medem diretamente a massa de uma \u00fanica estrela isolada que n\u00e3o o nosso Sol. A b\u00fassola aponta para a orienta\u00e7\u00e3o do objeto na esfera celeste. O norte aponta para o p\u00f3lo celeste norte que n\u00e3o \u00e9 um ponto fixo no c\u00e9u, mas que atualmente se encontra perto da Estrela Polar, na constela\u00e7\u00e3o circumpolar da Ursa Menor. As coordenadas celestes s\u00e3o an\u00e1logas a um mapa terrestre, embora o leste e o oeste sejam transpostos porque estamos a olhar para cima e n\u00e3o para baixo.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, P. McGill (Universidade da Calif\u00f3rnia, Santa Cruz e Universidade de Cambridge), K. Sahu (STScI), J. Depasquale (STScI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Os investigadores dizem que os seus resultados abrem a porta para previs\u00f5es de eventos futuros com dados do Gaia. Para al\u00e9m do Hubble, estes alinhamentos podem agora ser detetados com o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA. Uma vez que o Webb trabalha em comprimentos de onda infravermelhos, o brilho azul de uma an\u00e3 branca em primeiro plano parece mais escuro no infravermelho, e a luz da estrela de fundo parece mais brilhante.<\/p>\n\n\n\n

Com base nos poderes de previs\u00e3o do Gaia, Sahu est\u00e1 a observar outra an\u00e3 branca, LAWD 66, com o Webb. A primeira observa\u00e7\u00e3o foi feita em 2022. Mais observa\u00e7\u00f5es ser\u00e3o obtidas \u00e0 medida que o desvio atinge o pico em 2024 e depois diminui.<\/p>\n\n\n\n

“O Gaia mudou realmente o jogo – \u00e9 excitante poder usar os dados do Gaia para prever quando os eventos v\u00e3o acontecer, e depois observ\u00e1-los a acontecer”, disse McGill. “Queremos continuar a medir o efeito de microlente gravitacional e obter medi\u00e7\u00f5es de massa para muitos mais tipos de estrelas”.<\/p>\n\n\n\n

Na sua teoria da relatividade geral de 1915, Einstein previu que quando um objeto compacto massivo passa em frente de uma estrela de fundo, a luz da estrela seria “dobrada” em torno do objeto de primeiro plano devido \u00e0 curvatura do espa\u00e7o pelo seu campo gravitacional.<\/p>\n\n\n\n

Exatamente um s\u00e9culo antes desta observa\u00e7\u00e3o do Hubble, em 1919, duas expedi\u00e7\u00f5es brit\u00e2nicas ao hemisf\u00e9rio sul detetaram pela primeira vez este efeito de lente durante um eclipse solar a 19 de maio. Foi aclamada como a primeira prova experimental da relatividade geral – que a gravidade curva o espa\u00e7o. No entanto, Einstein estava pessimista de que o efeito pudesse alguma vez ser detetado para estrelas para l\u00e1 do nosso Sistema Solar, devido \u00e0 precis\u00e3o necess\u00e1ria. “A nossa medi\u00e7\u00e3o \u00e9 625 vezes mais pequena do que o efeito medido no eclipse solar de 1919”, disse McGill.<\/p>\n\n\n\n

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