Esta coleção de imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, captadas entre 2003 e 2021, apresenta galáxias hospedeiras de estrelas variáveis cefeidas e supernovas do tipo Ia. Estes dois fenómenos celestes são ferramentas cruciais usadas pelos astrónomos para determinar a distância astronómica e são usadas para melhorar a medição da constante de Hubble, a taxa de expansão do Universo.
Cada uma das imagens desta coleção especial apresenta uma galáxia espiral que hospeda tanto variáveis cefeidas como uma classe especial de supernovas, dois fenómenos estelares notáveis que, aparentemente, não têm muito em comum mas que são muito úteis para os astrónomos.
As estrelas variáveis cefeidas são estrelas pulsantes que brilham e escurecem regularmente.
As supernovas do tipo Ia são as explosões catastróficas que marcam a morte de uma quente e densa estrela anã branca.
Da ampla coleção de variáveis Cefeidas e de supernovas em galáxias observadas pelo Hubble, na sua busca de três décadas para medir com precisão a taxa de expansão do Universo, foram escolhidas (de cima para baixo e da esquerda para a direita):
NGC 7541, NGC 3021, NGC 5643, NGC 3254, NGC 3147, NGC 105, NGC 2608, NGC 3583, NGC 3147, Mrk 1337, NGC 5861, NGC 2525, NGC 1015, UGC 9391, NGC 691, NGC 7678, NGC 2442, NGC 5468, NGC 5917, NGC 4639, NGC 3972, The Antennae Galaxies, NGC 5584, M106, NGC 7250, NGC 3370, NGC 5728, NGC 4424, NGC 1559, NGC 3982, NGC 1448, NGC 4680, M101, NGC 1365, NGC 7329 e NGC 3447.
Medir a distância a que está um corpo celeste
Ambos os fenómenos podem ser usados pelos astrónomos para medir a distância a que está um corpo celeste, que é um enorme desafio para os astrónomos. Pode ser difícil distinguir entre objetos que são pouco brilhantes e que estão relativamente próximos da Terra e aqueles que são brilhantes e distantes.
Para ajudar a superar esse desafio, os astrónomos desenvolveram o que é conhecido como escada de distância cósmica, uma série de métodos para determinar distâncias, organizados pelas distâncias relativas que podem ser medidas.
Dois passos importantes nesta escada são as variáveis cefeidas e as supernovas: as cefeidas porque o período em que pulsam pode ser usado para calcular a sua distância e as supernovas porque cada explosão de uma supernova do tipo Ia tem sempre a mesma luminosidade, o que significa que o brilho que emana e é visto da Terra pode ser usado para determinar a sua distância.
Todas as galáxias apresentadas nesta coleção hospedam estrelas variáveis cefeidas e tiveram pelo menos uma explosão de supernova do tipo Ia nos últimos 40 anos. Uma das galáxias, NGC 2525, continha até uma supernova que foi captada em tempo real.
Um dos principais objetivos científicos do Hubble: medir a taxa de expansão do Universo
Mesmo antes de ser lançado, um dos principais objetivos científicos do Hubble era observar as variáveis cefeidas e as supernovas. Essas observações podem ajudar a medir a taxa de expansão do Universo, um valor que os astrónomos chamam de constante de Hubble. Gerações de astrónomos afinaram esse valor ao longo de quase 30 anos usando dados de mais de 1.000 horas do trabalho do Hubble.
Quando o Hubble foi lançado em 1990, a taxa de expansão do Universo era tão incerta que a sua idade poderia ser de apenas 8 mil milhões de anos ou de 20 mil milhões de anos.
Após 30 anos de trabalho meticuloso usando o extraordinário poder de observação do telescópio, várias equipas de astrónomos conseguiram alcançar uma taxa mais precisa de pouco mais de 1% – valor pode ser usado para prever que o Universo duplicará de tamanho em 10 mil milhões de anos.
Mais recentemente, uma equipa de astrónomos chamada SH0ES usou observações de todas as supernovas vistas pelo Hubble nos últimos 30 anos – incluindo aquelas nas galáxias retratadas aqui – para determinar o valor da constante de Hubble como 73,04 ± 1:04 kms-1 Mpc -1.
“É para isto que o Telescópio Espacial Hubble foi construído. Estamos a conseguir a medida padrão para o Universo a partir dos telescópios”, diz o Prémio Nobel Adam Riess da Universidade Johns Hopkins que lidera a equipe SH0ES. “Esta é a obra-prima do Hubble.”
O artigo da equipa de Riess, a ser publicado na edição Special Focus do The Astrophysical Journal, relata como foi concluída a maior – e provavelmente a última – atualização da constante de Hubble.
Da ampla coleção de variáveis Cefeidas e de supernovas em galáxias observadas pelo Hubble, na sua busca de três décadas para medir com precisão a taxa de expansão do Universo, foram escolhidas (de cima para baixo e da esquerda para a direita):
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