O barítono dos gigantes vermelhos refina as medidas de distância cósmica
A Grande Nuvem de Magalhães. Crédito:CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/SMASH/D. Nidever (Montana State University) Processamento de imagem:Travis Rector (University of Alaska Anchorage), Mahdi Zamani &Davide de Martin. Uma nova visão das estrelas gigantes vermelhas oferece informações importantes sobre medições de distâncias cósmicas e uma maneira de medir a expansão do universo com a mais alta precisão.
Num universo em constante expansão, medir distâncias cósmicas é como tentar encontrar uma régua confiável num tecido vasto e sempre esticado. Uma ferramenta que os astrofísicos usam é a constante de Hubble, (H0 ), que mede a rapidez com que o universo está se expandindo e define a idade e o tamanho observável do universo.
No entanto, há divergências sobre o valor de H0 , devido a medições conflitantes derivadas de vários objetos celestes. O debate significa que a nossa compreensão da física básica do universo está incompleta. Os riscos são altos e a chave para encontrar uma resolução é melhorar significativamente a precisão das medições de distância baseadas em estrelas.
Agora, um estudo publicado no The Astrophysical Journal Letters pelo professor da EPFL Richard I. Anderson, o ex-estagiário de pesquisa de verão da EPFL Nolan Koblischke (agora na Universidade de Toronto) e Laurent Eyer (Universidade de Genebra) refinam as medições de distância cósmica usando os sinais sonoros dos gigantes vermelhos. "Descobrimos que as oscilações acústicas das estrelas gigantes vermelhas nos dizem como medir melhor as distâncias cósmicas usando o método da 'ponta do ramo gigante vermelho'", diz Anderson.
Medindo distâncias cósmicas com gigantes vermelhas
Vamos explicar alguns termos. Os "gigantes vermelhos" são estrelas envelhecidas. Eles adotam uma tonalidade avermelhada à medida que esgotam o hidrogênio em seus núcleos e usam o hidrogênio externo, o que os torna maiores e mais frios.
Nos diagramas astronômicos, esta evolução leva a um “ramo gigante vermelho”, um desvio devido ao aumento do brilho da estrela. A ponta do ramo das gigantes vermelhas (TRGB) é um ponto crítico onde estas estrelas inflamam o hélio, revertendo a evolução do brilho.
O TRGB, marcado por menos estrelas mais brilhantes acima dele no diagrama, serve como uma "vela padrão" para medições de distância cósmica:comparando seu brilho conhecido com o brilho observado em galáxias distantes, os astrônomos podem calcular a distância, da mesma forma que estimam o brilho de uma lâmpada. distância pela sua luminosidade.
Cantando no escuro
Os investigadores analisaram dados do Experimento de Lentes Gravitacionais Ópticas (OGLE) e da missão Gaia da ESA para examinar gigantes vermelhas na Grande Nuvem de Magalhães (LMC), que é uma galáxia companheira próxima que orbita a Via Láctea e serve como um laboratório crucial para a compreensão. a física das estrelas.
Numa reviravolta surpreendente, os cientistas descobriram que todas as estrelas no TRGB variam em brilho periodicamente; as ondas sonoras viajam através das estrelas como terremotos na Terra, fazendo-as oscilar. Embora essas oscilações fossem previamente conhecidas, sua importância para medições de distância foi ignorada. Mas agora, permitiram aos investigadores distinguir as estrelas por idade, oferecendo uma abordagem mais matizada à medição de distâncias através do Universo.
Anderson explica:"As estrelas gigantes vermelhas mais jovens perto do TRGB são um pouco menos brilhantes do que as suas primas mais velhas, e as oscilações acústicas que observamos como flutuações de brilho permitem-nos compreender com que tipo de estrela estamos a lidar:as estrelas mais velhas oscilam a frequência mais baixa - assim como um barítono canta com uma voz mais profunda do que um tenor."
Esta distinção é crucial para garantir medições de distância altamente precisas necessárias para a cosmologia e para obter o melhor mapa do universo local, uma vez que existem estrelas gigantes vermelhas em praticamente todas as galáxias.
O estudo também identifica várias melhorias no método de distância TRGB que são essenciais para a compreensão dos debates recentes sobre a tensão constante de Hubble. “Agora que podemos distinguir as idades das gigantes vermelhas que compõem o TRGB, seremos capazes de melhorar ainda mais a medição da constante de Hubble com base nisso”, diz Anderson.
"Essas melhorias colocarão ainda mais à prova a tensão constante do Hubble e poderão levar a novos insights inovadores sobre os processos físicos básicos que decidem como o universo evolui."
