Nova visão da Estrela do Norte revela superfície manchada

Pesquisadores usando o Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA) Array da Georgia State University identificaram novos detalhes sobre o tamanho e a aparência da Estrela do Norte, também conhecida como Polaris. A nova pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal . 

Imagem em cores falsas da matriz CHARA de Polaris de abril de 2021 que revela grandes manchas brilhantes e escuras na superfície. Polaris parece cerca de 600.000 vezes menor que a lua cheia no céu. Crédito: Georgia State University / CHARA Array 

O Polo Norte da Terra aponta para uma direção no espaço marcada pela Estrela do Norte. Polaris é tanto um auxílio à navegação quanto uma estrela notável por si só. É o membro mais brilhante de um sistema triplo de estrelas e é uma estrela variável pulsante. Polaris fica mais brilhante e mais fraca periodicamente conforme o diâmetro da estrela cresce e encolhe ao longo de um ciclo de quatro dias.

Polaris é um tipo de estrela conhecida como variável Cefeida. Os astrônomos usam essas estrelas como "velas padrão" porque seu brilho verdadeiro depende de seu período de pulsação: estrelas mais brilhantes pulsam mais lentamente do que estrelas mais fracas.

O quão brilhante uma estrela parece no céu depende do brilho verdadeiro da estrela e da distância até a estrela. Como sabemos o brilho verdadeiro de uma Cefeida com base em seu período pulsacional, os astrônomos podem usá-las para medir as distâncias até suas galáxias hospedeiras e inferir a taxa de expansão do universo.

Uma equipe de astrônomos liderada por Nancy Evans no Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian observou Polaris usando o conjunto interferométrico óptico CHARA de seis telescópios em Mount Wilson, Califórnia. O objetivo da investigação era mapear a órbita da companheira próxima e tênue que orbita Polaris a cada 30 anos.

"A pequena separação e o grande contraste de brilho entre as duas estrelas tornam extremamente desafiador resolver o sistema binário durante sua maior aproximação ", disse Evans.

O CHARA Array combina a luz de seis telescópios que estão espalhados pelo topo da montanha no histórico Observatório Mount Wilson. Ao combinar a luz, o CHARA Array agiu como um telescópio de 330 metros para detectar a companheira tênue enquanto ela passava perto de Polaris.

O CHARA Array está localizado no Observatório Mount Wilson nas Montanhas San Gabriel do sul da Califórnia. Os seis telescópios do CHARA Array estão dispostos ao longo de três braços. A luz de cada telescópio é transportada através de tubos de vácuo para o laboratório central de combinação de feixes. Todos os feixes convergem para a câmera MIRC-X no laboratório. Crédito: Georgia State University

As observações de Polaris foram registradas usando a câmera MIRC-X construída por astrônomos da Universidade de Michigan e da Universidade de Exeter no Reino Unido. A câmera MIRC-X tem a notável capacidade de capturar detalhes de superfícies estelares.

A equipe rastreou com sucesso a órbita da companheira próxima e mediu mudanças no tamanho da Cefeida enquanto ela pulsava. O movimento orbital mostrou que Polaris tem uma massa cinco vezes maior que a do sol. As imagens de Polaris mostraram que ela tem um diâmetro 46 vezes maior que o do sol.

A maior surpresa foi a aparição de Polaris em imagens de close-up. As observações do CHARA forneceram o primeiro vislumbre de como é a superfície de uma variável Cefeida.

"As imagens CHARA revelaram grandes manchas brilhantes e escuras na superfície de Polaris que mudaram ao longo do tempo", disse Gail Schaefer, diretora do CHARA Array. A presença de manchas e a rotação da estrela podem estar ligadas a uma variação de 120 dias na velocidade medida.

"Planejamos continuar a obter imagens de Polaris no futuro", disse John Monnier, professor de astronomia na Universidade de Michigan. "Esperamos entender melhor o mecanismo que gera as manchas na superfície de Polaris."

As novas observações de Polaris foram feitas e registradas como parte do programa de acesso aberto no CHARA Array, onde astrônomos de todo o mundo podem solicitar tempo por meio do Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia Óptica e Infravermelha (NOIRLab).

Fonte: phys.org