Uma imagem pode valer mais que mil palavras, mas para os astrônomos, simplesmente gravar imagens de estrelas e galáxias não é suficiente. Para medir o tamanho real e o brilho absoluto (luminosidade) dos corpos celestes, os astrônomos precisam medir com precisão a distância desses objetos. Para fazer isso, os pesquisadores contam com "velas padrão" - estrelas cujas luminosidades são tão conhecidas que agem como lâmpadas de potência conhecida. Uma maneira de determinar a distância de uma estrela da Terra é comparar o quão brilhante a estrela aparece no céu com sua luminosidade.
Mas mesmo as velas padrão precisam ser calibradas. Por mais de uma década, cientistas do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) vêm trabalhando para melhorar os métodos de calibração de estrelas padrão. Eles observaram duas estrelas brilhantes próximas, Vega e Sirius, para calibrar sua luminosidade em uma faixa de comprimentos de onda da luz visível. Os pesquisadores estão agora concluindo sua análise e planejam liberar os dados de calibração para os astrônomos nos próximos 12 meses.

Os dados de calibração podem ajudar os astrônomos que usam velas padrão mais distantes – estrelas explodidas conhecidas como supernovas do tipo Ia – para determinar a idade e a taxa de expansão do universo. (A comparação do brilho de supernovas remotas do tipo Ia com as próximas levou à descoberta vencedora do prêmio Nobel de que a expansão do universo não está desacelerando, como esperado, mas na verdade está acelerando.)

Os astrônomos podem usar as calibrações do NIST de Vega e Sirius para comparar melhor o brilho de supernovas do tipo Ia próximas e distantes, levando a medições mais precisas da expansão do universo e sua idade.

No estudo do NIST em andamento, os cientistas observam as duas estrelas próximas com um telescópio de quatro polegadas que eles projetaram e colocaram no topo do Monte Hopkins, no deserto do sul do Arizona. John Woodward, Susana Deustua e seus colegas observaram repetidamente os espectros, ou cores, da luz emitida por Vega (25 anos-luz de distância) e Sirius (8,6 anos-luz). Um ano-luz, a distância que a luz percorre no vácuo é de um ano, é de 9,46 trilhões de quilômetros.

No início e no final de cada noite de observação, os pesquisadores inclinam o telescópio para baixo para comparar o espectro estelar com o de uma estrela artificial – uma lâmpada de quartzo cuja luminosidade foi medida com exatidão e colocada a 100 metros do telescópio.

Antes que os cientistas possam fazer as comparações diretamente, eles devem levar em conta o efeito da atmosfera da Terra, que espalha e absorve parte da luz das estrelas antes que ela possa atingir o telescópio. Embora a luz da lâmpada terrestre não percorra toda a profundidade da atmosfera, parte dela é espalhada pelo ar durante sua curta jornada horizontal até o telescópio.

Para avaliar quanto da luz terrestre é espalhada pela lâmpada, a equipe do NIST mede a proporção relativa de energia gerada por um laser de hélio-neon em sua saída e a 100 m de distância, no local da lâmpada.

Para determinar quanta luz estelar é perdida para a atmosfera da Terra, os pesquisadores registram a quantidade de luz estelar que atinge o telescópio quando ele aponta em diferentes direções, espiando através de diferentes espessuras da atmosfera durante a noite. Mudanças na quantidade de luz registrada pelo telescópio à medida que a noite avança permitem que os astrônomos corrijam a absorção atmosférica.

Uma vez que Vega e Sirius são calibrados, os astrônomos podem usar essas estrelas como trampolins para calibrar a luz de outras estrelas. Por exemplo, usando o mesmo telescópio, os pesquisadores podem observar um conjunto de estrelas ligeiramente mais fracas – chame-as de Conjunto 2. A luminosidade dessas estrelas mais fracas pode então ser calibrada usando Vega e Sirius como padrões de referência.

Mudando para um telescópio grande o suficiente para observar tanto o conjunto 2 recém-calibrado quanto um grupo de estrelas ainda mais fracas (chame-as de Conjunto 3), os astrônomos podem calibrar a luz do Conjunto 3 em termos do Conjunto 2. Os astrônomos podem repetir o processo conforme necessário para calibrar a luz de estrelas extremamente remotas. Dessa forma, os astrônomos poderão transferir a calibração do NIST de Vega e Sirius para estrelas que ficam a milhares a milhões de anos-luz de distância.

No próximo ano, Deustua e Woodward moverão seu pequeno telescópio, agora de volta ao NIST, para o Observatório Paranal do Observatório Europeu do Sul (ESO) no deserto de alta altitude do norte do Chile. Com clima mais seco que o de Mt. Hopkins, o sítio chileno promete noites mais claras para observar Sirius e Vega e menos umidade para absorver ou dispersar a luz. O telescópio ficará no topo de uma montanha longe do Very Large Telescope do ESO, um conjunto de quatro telescópios de 8,2 m e quatro telescópios de 1,2 m, para que a luz da lâmpada de quartzo do NIST não interfira nas observações de galáxias distantes.

A equipe também planeja expandir seu repertório de estrelas brilhantes próximas para incluir Arcturus (37 anos-luz), Gamma Crucis (89 anos-luz) e Gamma Trianguli Australis (184 anos-luz) e observar estrelas em comprimentos de onda infravermelhos mais longos. . O recém-lançado Telescópio Espacial James Webb e o Telescópio Espacial Romano, com lançamento previsto para o final da década, são projetados para examinar o universo nesses comprimentos de onda.

Os pesquisadores do NIST recentemente receberam dinheiro inicial para construir um telescópio maior que poderia observar e calibrar estrelas mais fracas e distantes. Isso permitiria que os astrônomos transferissem a calibração do NIST para velas padrão remotas mais diretamente. Reduzir o número de trampolins entre as estrelas observadas pelo NIST e as estrelas que os astrônomos estão estudando reduz os erros de calibração. + Explorar mais

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