Uma nova classe surpreendente de estrelas variáveis ​​pulsantes de raios-X foi descoberta por uma equipe de astrônomos americanos e canadenses liderados por Scott Engle e Edward Guinan da Universidade Villanova. Parte do programa Villanova Secret Lives of Cefeidas, as novas observações de raios-X, obtido pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA e publicado quinta-feira, 23 de março no Astrophysical Journal , revelam que o protótipo brilhante das Cefeidas Clássicas, d Cephei, é uma fonte de raios-X pulsada periódica.

Os membros da equipe de pesquisa que compartilharam a descoberta incluíram Graham Harper, Universidade do Colorado; Nancy Remage Evans, Harvard Center for Astrophysics; Manfred Cuntz, Universidade do Texas, Arlington; e Hilding Neilson, Universidade de Toronto.

A estrela protótipo que dá nome a todas as Cefeidas, d Cephei (d Cep) é, a uma distância de 890 anos-luz de distância, também um dos mais próximos de seu tipo. As cefeidas são uma classe famosa de estrelas variáveis ​​pulsantes e estão entre os objetos astronomicamente mais importantes do Universo. Ao medir os períodos de pulsação e o brilho das cefeidas, os astrofísicos podem medir distâncias a outras galáxias e calibrar a escala de distância extragaláctica. As cefeidas também desempenham um papel cada vez mais vital no esforço para medir com precisão a taxa de expansão do Universo e para resolver a discrepância de Hubble em desenvolvimento.

Dados recentemente retornados para d Cep do Observatório de Raios-X Chandra, combinado com medidas de raios-X anteriores garantidas com o satélite de raios-X XMM-Newton, mostraram que d Cep tem variações de raios-X que ocorrem de acordo com o período de pulsação de 5,4 dias da estrela supergigante. Os raios X são observados em todas as fases das pulsações da estrela, mas aumenta drasticamente em ~ 400% perto dos momentos em que a estrela aumenta para seu diâmetro máximo de cerca de 45 vezes o do Sol.

"Nossas primeiras observações de raios-X de cefeidas foram feitas em 2006, e nossas primeiras detecções foram recebidas com um pouco de ceticismo. A noção de que as cefeidas poderiam ser ativas em raios-X parecia rebuscada porque essas estrelas são apenas algumas vezes mais massivas e um pouco mais quentes do que o Sol, "disse Engle." Mais de uma década depois, finalmente mostramos que eles podem, de fato, ser variáveis ​​em raios-X, mas o trabalho está longe de terminar. Agora precisamos entender como eles geram e modulam suas emissões de raios-X, e que efeito isso poderia ter sobre a Lei da Luminosidade do Período de Leavitt. "

d Cep é uma estrela brilhante, facilmente visto sem um telescópio ao norte na constelação de Cepheus. Esta estrela supergigante amarela, cujas variações de brilho óptico foram descobertas em 1784, foi uma das primeiras estrelas variáveis ​​conhecidas. Suas variações de luz são o resultado de pulsações radiais, em que a estrela se contrai e se expande com o mesmo período de 5,4 dias que suas variações de brilho. A superfície de d Cep atinge velocidades supersônicas de cerca de 82, 000 milhas por hora, enquanto a estrela encolhe e cresce cerca de 2 milhões de milhas durante cada período de pulsação. Milhares de Cefeidas foram encontradas em nossa galáxia, bem como em outras galáxias a centenas de milhões de anos-luz de distância.

As análises dos dados de raios-X indicam a presença inesperada de plasmas muito quentes em d Cep, com temperaturas acima de 10 milhões de graus Celsius. Não é certo ainda se os raios-X surgem de ondas de choque induzidas por pulsação na atmosfera dinâmica da estrela, ou da geração de um campo magnético estelar que se torna emaranhado, emissão de raios-X. Outras Cefeidas estão sendo estudadas para entender a origem do aquecimento, Plasmas emissores de raios-X. Pelo menos duas Cefeidas adicionais mostram variabilidade potencial dos raios-X.

A equipe de pesquisa liderada por Engle e Guinan usou anteriormente o Telescópio Espacial Hubble para estudar as linhas de emissão ultravioleta do d Cep e outras Cefeidas. Essas linhas de emissão se originam em plasmas de até 300, 000 graus Celsius; mais frio do que plasmas emissores de raios-X, mas ainda muito mais quente do que a superfície das estrelas. As emissões ultravioleta também variam de acordo com os períodos de pulsação das Cefeidas, mas aumentam drasticamente depois que a Cefeida atinge o raio mínimo, em oposição às emissões de raios-X que atingem o pico logo após o raio máximo. A equipe ainda está estudando exatamente por que as emissões de ultravioleta e de raios-X atingem o pico em fases tão diferentes das pulsações da estrela.

"As estrelas cefeidas clássicas são consideradas as estrelas variáveis ​​mais importantes do céu. Essas estrelas supergigantes pulsantes têm sido usadas desde meados da década de 1920 por Edwin Hubble e outros astrônomos para medir as distâncias até as galáxias e determinar a taxa de expansão do universo, "disse Guinan." Depois de muitas tentativas, a falha em detectar os raios-X das cefeidas durante os anos 1980-90 levou os astrônomos a desistir deles como estrelas de raios-X em potencial. Portanto, foi uma grande (mas agradável) surpresa encontrar emissão de raios-X de d Cep e várias outras Cefeidas. "

Esta descoberta de raios X para d Cep e algumas outras Cefeidas é a mais recente em uma lista de propriedades Cefeidas recentemente descobertas. Isso inclui gás circunstelar e ambientes empoeirados, excessos infravermelhos, linhas de emissão ultravioleta, e variações ciclo a ciclo nas mudanças periódicas de luz das estrelas. Esta combinação de descobertas mostra que as Cefeidas, depois de mais de dois séculos de estudo, ainda tem seus segredos. Dada a importância astrofísica e cosmológica das Cefeidas, e as altas precisões necessárias para testar modelos cosmológicos, essas novas descobertas devem ser melhor compreendidas. As observações de raios-X de outras Cefeidas brilhantes são planejadas para desvendar seu comportamento de raios-X.