No século 17, Galileu Galilei apontou seu telescópio para as estrelas e demonstrou (pela primeira vez) que a Via Láctea não era uma faixa nebulosa, mas uma coleção de estrelas distantes. Isso levou à descoberta de que nosso Sol era apenas uma das inúmeras estrelas em uma estrutura muito maior: a Via Láctea. No século 18, William Herschel se tornou o primeiro astrônomo a criar um mapa que tentava capturar a forma da Via Láctea. Mesmo depois de todo esse tempo e descoberta, os astrônomos ainda são atormentados pelo problema da perspectiva.
Embora tenhamos sido capazes de caracterizar as galáxias que vemos em todo o cosmos com relativa facilidade, é difícil para os astrônomos estudar o tamanho, a forma e a população da Via Láctea pelo simples fato de morarmos dentro dela. Felizmente, existem métodos para contornar esse problema de perspectiva, que forneceram aos astrônomos pistas para essas questões. Em um artigo recente , uma equipe do Observatório Astronômico da Universidade de Varsóvia (AstroUW) usou uma grande coleção de estrelas variáveis Mira para traçar a forma da Via Láctea, o que rendeu alguns resultados interessantes!
Patryk Iwanek, um astrônomo da AstroUW, liderou a equipe de estudo. O artigo que descreve suas descobertas, intitulado “ Um mapa tridimensional da Via Láctea usando 66.000 estrelas variáveis Mira ”, está sendo revisado para publicação pela Astrophysical Journal Supplement Series . Para o estudo, a equipe examinou dados de 65.981 estrelas do tipo Mira observadas pelo Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), um levantamento do céu de longo prazo de estrelas variáveis baseado na Universidade de Varsóvia. Desde 1992, o OGLE monitora o brilho de cerca de dois bilhões de estrelas na Via Láctea e nas Nuvens de Magalhães, fornecendo informações sobre uma ampla gama de fenômenos astronômicos.
O projeto OGLE, liderado pelo professor de astronomia e astrofísica Andrzej Udalski (que também é o diretor do AstroUW), é um dos levantamentos celestes de maior escala do mundo. Durante sua longa história, a pesquisa OGLE contribuiu significativamente para o estudo de uma ampla gama de fenômenos astronômicos, incluindo lentes gravitacionais e microlentes, planetas extrasolares, estrelas variáveis, a escala de distância cósmica e a estrutura e evolução da Via Láctea e das Nuvens de Magalhães.
À medida que as estrelas se aproximam do final de sua fase de sequência principal, elas esgotam seu suprimento de combustível de hidrogênio e começam a consumir hélio. Isso faz com que elas se expandam várias vezes o tamanho original e se tornem mais escuras e frias do que as estrelas da sequência principal – daí o termo Gigantes Vermelhos. As variáveis Mira são uma classe especial de gigantes vermelhas pulsantes que têm longos períodos que variam de 80 a mais de 1000 dias. Eles fazem parte do Ramo Gigante Assintótico (AGB) do Diagrama de Hertzsprung-Russell , que inclui todas as estrelas com menos de 5-8 massas solares.
As mudanças dramáticas no brilho das estrelas pulsantes (como outras estrelas variáveis) as tornam muito úteis para os astrônomos para medir distâncias e a distribuição espacial das estrelas nas galáxias.
“Essas estrelas seguem uma relação período-luminosidade bem definida, o que significa que, conhecendo seus períodos de pulsação, é possível calcular suas magnitudes absolutas e, a partir daí, determinar suas distâncias. Esse recurso torna as estrelas Mira um excelente indicador de distância cósmica. Usando suas distâncias medidas com precisão, é possível estudar a distribuição tridimensional das estrelas em nossa galáxia.
“Além disso, a alta luminosidade das estrelas Mira, que é ordens de grandeza maior que a do Sol, permite observar essas estrelas não apenas na Via Láctea, mas também em outras galáxias próximas (por exemplo, M31 ou as Nuvens de Magalhães). Estudar as variáveis de Mira pode ajudar a entender a estrutura e a evolução das galáxias.”
Para o estudo, a equipe usou 65.981 estrelas mapeadas pelo OGLE que se enquadram na categoria de variáveis Mira . Eles também consideraram as incertezas de distância implementando o Bayesian Hierarchical Method (BHM), um modelo estatístico usado para mapear fenômenos não lineares onde são feitas inferências sobre uma população com base em muitas observações individuais organizadas por níveis. Neste caso, as distâncias das variáveis Mira são conhecidas com uma incerteza de cerca de 10%, o que constitui o segundo nível do seu modelo bayesiano.
A partir disso, Iwanek e seus colegas conseguiram criar um mapa 3D detalhado de nossa galáxia, composto por populações estelares jovens e de idade intermediária. Sua análise, disse ele, fornece evidências independentes de um componente de protuberância em forma de X e um disco alargado:
“Com base na amostra de 66.000 variáveis Mira, medimos e confirmamos o ângulo da barra galáctica (igual a ~ 20 ° para a linha de visão do centro galáctico para o So), mas mais importante, mostramos que um existe uma estrutura em forma de X no centro da Galáxia. A forma de X é uma estrutura adicional na parte central e densa da Via Láctea, o bojo galáctico, formado por dois grupos de estrelas sobrepostos. Acredita-se que essa estrutura seja causada pelos movimentos e interações das estrelas dentro do bojo. Pode ser uma característica comum de galáxias espirais barradas (semelhantes à nossa Via Láctea).
Este estudo se baseia em trabalhos anteriores conduzidos por astrônomos da Universidade de Varsóvia, Ohio State University (OSU) e da Universidade de Warwick (da qual Iwanek foi co-autor). Para este estudo (lançado em 2019), Iwanek e seus colegas usaram dados das estrelas variáveis Cefeidas para criar um mapa 3D da Via Láctea. Este mapa revelou a estrutura da Via Láctea e permitiu à equipe restringir a natureza distorcida do disco da Via Láctea.
“As variáveis Cefeidas Clássicas e Mira são estrelas de diferentes populações”, disse ele. “As primeiras são jovens (aproximadamente 100-200 milhões de anos), enquanto as últimas são de idade intermediária (entre 3 e 9 bilhões de anos). Isso significa que essas estrelas formam estruturas diferentes na Galáxia – as Cefeidas clássicas são observadas principalmente nos braços espirais, enquanto as Mira são observadas no bojo e no disco. Na pesquisa mais recente, também usamos observações no infravermelho médio para medir com precisão as distâncias das estrelas Mira, mas desta vez nos concentramos principalmente no centro galáctico, onde predominam os Miras”.
O mapa 3D da Via Láctea deste último estudo oferece novas pistas sobre a estrutura do Bojo Galáctico, o que também pode ajudar os astrônomos a entender a estrutura de outras galáxias espirais barradas. Como enfatizou Iwanek, todas as 66.000 variáveis Mira foram selecionadas e classificadas da pesquisa OGLE “manualmente”. Em outras palavras, a curva de luz de cada estrela foi examinada por um astrônomo experiente para determinar se eram variáveis e de que tipo eram. Isso, disse Iwanek, apresenta oportunidades para pesquisas futuras que dependem do aprendizado de máquina:
“Nossa enorme coleção de variáveis Mira, graças à sua pureza e completude, bem como às curvas de luz OGLE precisas e de longo prazo, pode ser usada para treinar os algoritmos de aprendizado de máquina para a classificação automática de estrelas variáveis em futuras pesquisas do céu realizadas com telescópios maiores”.
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