Astrônomos da Universidade de Cambridge desenvolveram um novo método, altamente precisa de medir as distâncias entre as estrelas, que poderiam ser usados para medir o tamanho da galáxia, permitindo uma maior compreensão de como ele evoluiu.
Usando uma técnica que procura para fora dos gêmeos estelares ', os pesquisadores foram capazes de medir distâncias entre as estrelas com muito mais precisão do que é possível utilizando métodos dependentes do modelo típico. A técnica poderia ser um complemento valioso para o satélite Gaia - que está a criar um mapa tridimensional do céu ao longo de cinco anos - e poderia ajudar na compreensão dos processos fundamentais astrofísicos no trabalho nas mais distantes da nossa galáxia.
"Determinar distâncias é um problema fundamental na astronomia, porque a menos que nós sabemos o quão longe uma estrela ou grupo de estrelas é, é impossível saber o tamanho da galáxia ou entender como se formou e evoluiu", disse Paula Jofre Pfeil de de Cambridge Instituto de Astronomia, o principal autor do papel. "Cada vez que fazemos uma medida exata distância, damos mais um passo na escada cósmica distância."
A melhor maneira de medir diretamente a distância de uma estrela é por um efeito conhecido como paralaxe, que é o deslocamento aparente de um objeto quando visto ao longo de duas linhas diferentes de visão - por exemplo, se você segurar a sua mão na frente de você e olhar para -o com seu olho esquerdo fechado e, em seguida, com o olho direito fechado, sua mão vai aparecer para mover contra o fundo. O mesmo efeito pode ser utilizado para calcular a distância de estrelas, medindo-se o movimento aparente de uma estrela próxima em relação ao fundo mais distantes estrelas. Através da medição do ângulo de inclinação entre as duas observações, astrônomos pode usar a paralaxe para determinar a distância a uma estrela em particular.
No entanto, o método de paralaxe só pode ser aplicada para as estrelas que são razoavelmente perto de nós, uma vez que além de distâncias de 1.600 anos-luz, os ângulos de inclinação são pequenos demais para ser medido pelo satélite Hipparcos, um precursor de Gaia. Consequentemente, das 100 bilhões de estrelas na Via Láctea, temos medições precisas para apenas 100.000.
Gaia será capaz de medir os ângulos de inclinação com muito mais precisão do que nunca, para estrelas de até 30.000 anos-luz de distância. Os cientistas vão em breve ter medições precisas de distância para um bilhão de estrelas que Gaia está mapeando - mas que ainda é apenas um por cento das estrelas na Via Láctea.
Para ainda mais distantes estrelas, os astrônomos ainda terá de contar com modelos que parecem à temperatura, gravidade superficial e composição química de uma estrela, e utilizar as informações a partir do espectro resultante, juntamente com um modelo evolutivo, para inferir o seu brilho intrínseco e para determinar a sua distância. No entanto, estes modelos podem ser desligado por tanto quanto 30 por cento. "Usando um modelo também significa usar uma série de hipóteses simplificadoras - como, por exemplo, supondo que as estrelas não girar, o que é claro que eles fazem", disse o Dr. Thomas Mädler, um dos co-autores do estudo. "Portanto distâncias estelares obtidos por tais métodos indiretos devem ser tomadas com uma pitada de sal."
Os pesquisadores de Cambridge desenvolveram um novo método para determinar distâncias entre as estrelas por depender de gêmeos 'estelares: duas estrelas com espectro idêntico. Usando um conjunto de cerca de 600 estrelas para o qual espectros de alta resolução estão disponíveis, os investigadores encontraram 175 pares de gêmeos. Para cada par de gêmeos, uma medição de paralaxe estava disponível para uma das estrelas.
Os pesquisadores descobriram que a diferença das distâncias das estrelas gêmeas está diretamente relacionada com a diferença de seu brilho aparente no céu, o que significa que as distâncias podem ser medidas com precisão, sem ter que depender de modelos.Seu método mostrou apenas uma diferença de oito por cento com medidas de paralaxe conhecidos, a exactidão e não diminui quando se mede estrelas mais distantes.
"É uma idéia extremamente simples - tão simples que é difícil acreditar que ninguém pensou nisso antes", disse Jofre Pfeil. "Quanto mais longe uma estrela é, o mais ténue que aparece no céu, e por isso, se duas estrelas têm espectro idêntico, podemos usar a diferença de brilho para calcular a distância."
Uma vez que um espectro utilizado para uma única estrela contém até 280.000 pontos de dados, comparando os espectros inteira para diferentes estrelas seria tanto tempo e, por isso, os pesquisadores optaram apenas 400 linhas espectrais para fazer suas comparações de consumo de dados. Estas linhas específicas são as que produzem as informações mais marcante sobre a estrela - semelhante ao comparar fotografias de indivíduos e olhando para uma única característica definidora para distingui-los.
O próximo passo para os pesquisadores é compilar um "catálogo" de estrelas para as quais distâncias precisas disponíveis, e, em seguida, procurar gêmeos entre outros catálogos estelares para o qual não há distâncias estão disponíveis. Enquanto apenas olhando para as estrelas que têm gêmeos restringe o método um pouco, graças à nova geração de telescópios de alta potência, espectros de alta resolução estão disponíveis para milhões de estrelas. Mesmo com telescópios mais poderosos em desenvolvimento, espectros em breve poderá estar disponível para as estrelas que estão além do alcance até mesmo de Gaia, de modo que os pesquisadores dizem que seu método é um complemento poderoso para Gaia.
"Este método proporciona uma forma robusta para estender o crucialmente importante escala de distância cósmica de uma nova maneira especial", disse o professor Gerry Gilmore, o investigador principal para o envolvimento do Reino Unido na missão Gaia."Ele tem a promessa de tornar-se extremamente importante como novos telescópios muito grandes estão em construção, permitindo que as observações detalhadas necessárias de estrelas a grandes distâncias em galáxias distantes da nossa Via Láctea, com base nos nossos estudos locais detalhados de Gaia".
Os detalhes da nova técnica são publicados nas Monthly Notices da Royal Astronomical Society.
A pesquisa foi financiada pelo Conselho Europeu de Investigação.
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