As estrelas “Cefeidas Clássicas” são pulsantes que se iluminam e apagam periodicamente, ajudando os astrônomos a medir grandes distâncias no espaço. Essas estrelas são fundamentais para entender o tamanho e a escala do universo. No entanto, suas pulsações e interações com estrelas companheiras criam padrões complexos que são difíceis de medir com precisão, resultando em dados inconsistentes ao longo dos anos. “Rastrear as pulsações das Cefeidas com velocimetria de alta definição nos dá insights sobre a estrutura e evolução dessas estrelas”, diz Richard I. Anderson, astrofísico da EPFL. Ele liderou o projeto VELOcities of CEpheids (VELOCE), uma grande colaboração que, ao longo de 12 anos, coletou mais de 18.000 medições de alta precisão das velocidades radiais de 258 delas, usando espectrógrafos avançados entre 2010 e 2022.
“Este conjunto de dados servirá como referência para ligar observações de Cefeidas de diferentes telescópios ao longo do tempo e inspirar novos estudos na comunidade Para obter medições tão precisas, os pesquisadores do VELOCE usaram dois espectrógrafos de alta resolução: HERMES no hemisfério norte e CORALIE no hemisfério sul. Esses instrumentos separaram e mediram os comprimentos de onda na radiação eletromagnética emitida por elas, detectando pequenos deslocamentos na luz das estrelas que indicam seus movimentos. “Medimos velocidades radiais usando o efeito Doppler”, explica Anderson. “É o mesmo efeito que a polícia usa para medir sua velocidade e que você percebe quando uma ambulância se aproxima ou se afasta de você.” “A precisão e estabilidade a longo prazo das medições permitiram novos insights interessantes sobre como as Cefeidas pulsam”, diz Giordano Viviani, estudante de doutorado de Anderson.
“As pulsações resultam em mudanças na velocidade da linha de visão de até 70 km/s, ou cerca de 250.000 km/h. Medimos essas variações com uma precisão típica de 130 km/h (37 m/s) e, em alguns casos, tão boa quanto 7 km/h (2 m/s), aproximadamente a velocidade de uma caminhada rápida.” O projeto VELOCE revelou detalhes fascinantes sobre as Cefeidas, como a progressão de Hertzsprung — um padrão nas pulsações das estrelas — mostrando picos duplos anteriormente desconhecidos que fornecerão pistas para entender melhor a estrutura delas quando comparados a modelos teóricos de estrelas pulsantes. A equipe descobriu que várias delas exibem variabilidade complexa e modulada em seus movimentos, sugerindo processos intrincados dentro dessas estrelas que não são explicados pelos modelos teóricos tradicionais.
O estudo também identificou 77 estrelas Cefeidas que fazem parte de sistemas binários (duas estrelas orbitando uma à outra) e encontrou mais 14 candidatas. “Vemos que cerca de uma em cada três tem um companheiro invisível determinado pelo efeito Doppler”, diz Shreeya Shetye, ex-pós-doutoranda de Anderson. Um artigo complementar liderado por Shetye descreve esses sistemas em detalhes, aumentando nossa compreensão de como essas estrelas evoluem e interagem entre si. “Entender a natureza e a física das delas é crucial porque elas nos informam sobre a evolução estelar em geral e são essenciais para determinar distâncias e a taxa de expansão do Universo”, conclui Anderson. “Além disso, o VELOCE fornece verificações cruciais para medições semelhantes, mas menos precisas, da missão Gaia da ESA, que eventualmente realizará a maior pesquisa de medições de velocidade radial de Cefeidas.”