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Uma cefeida é uma estrela gigante ou supergigante amarela, de 4 a 15 vezes mais massiva que o Sol e de 100 a 30 000 vezes mais brilhante, cuja luminosidade varia de 0,1 a 2 magnitudes segundo um período bem definido, compreendido entre 1 e 100 dias, de onde ela tira seu nome de estrela variável. Elas foram chamadas segundo o protótipo de estrela δ da constelação de Cepheus.

História

As cefeidas tiveram um papel importante nos anos 1910 - 1920, quando Henrietta Leavitt, trabalhando na Universidade de Harvard, notou a presença de diversas cefeidas nas Nuvens de Magalhães . Ela observou que o período dessas cefeidas é proporcional ao seu brilho. Leawitt formula assim uma relação entre o período de variação e a luminosidade aparente dessas estrelas particulares. Assim, basta medir a distância de uma dessas cefeidas para se obter uma relação geral unindo seu período e sua luminosidade absoluta, e ainda melhor, determinar a distância de qualquer outra cefeida, onde quer que ela esteja. Tal medida será realizada pela primeira vez em 1916, novamente na Universidade de Harvard, por Harlow Shapley, que com isso completa a descoberta de Henrietta Leawitt. A partir dessa data, as cefeidas tornaram-se a referência para medir a distância de astros cada vez mais distantes no Universo.

Características

Diagrama de Hertzsprung-Russell adaptado de Powell. A faixa de instabilidade é mostrada e contém a região variável da Cefeida (em vermelho) e a região RR Lyrae (em azul).

Jovem mas de estrutura mais evoluída que o nosso Sol, uma cefeida deve sua energia luminosa às reações de fusão nuclear que, na sua região central, transformam o hélio em carbono. A parte externa da estrela se contrai e se dilata alternativamente, devido a um desequilíbrio mantido pela pressão dos gases e da gravidade. Esses movimentos são acompanhados de mudanças de temperatura responsáveis pela variação periódica da luminosidade. O período de variação de brilho de uma cefeida representa aproximadamente duas vezes o tempo necessário a uma onda de pressão para se propagar do centro da estrela à sua superfície; ele depende do estado do meio atravessado pela onda e constitui por isso uma fonte preciosa de informações sobre a estrutura interna da estrela.

Dentre as estrelas pulsantes existem vários tipos, como as variáveis delta Scuti, variáveis SX Phoenicis, variáveis Ap de oscilação rápida, variáveis de períodos longos, variáveis Mira, variáveis semiregulares, variáveis beta cefeidas, variáveis alpha Cygni, variáveis gamma Doradus, etc. As cefeidas são classificadas como tipo I e II.

As estrelas cefeidas são pulsantes radiais, isto é, o raio da estrela aumenta e diminui de tamanho periodicamente. Uma pulsação é sempre causada por uma competição entre duas forças. Nas estrelas pulsantes radiais, tem-se que a força motriz é a energia interna da estrela, isto é, a pressão de radiação, e a força restauradora é a força gravitacional. Essa pulsação se reflete num brilho que varia conforme o período, como mostrado na figura.

Curva de luz de uma cefeida do tipo II

Relação período-luminosidade

A relação empírica entre o período de uma cefeida, $P$ (em dias), e sua magnitude absoluta $M_{v}$ é dada por

$M_{v}=-2,76\log(P)-1,4\,$

Essa relação é derivada de dados coletados de Cefeidas cujas distâncias foram determinadas por outros métodos.

Papel no cálculo das distâncias

As cefeidas têm um papel muito importante como padrões de medidas de distância no Universo graças à relação período-luminosidade que as caracteriza: quanto mais luminosa for uma cefeida, maior será seu período de variação de brilho, pois quanto maior o volume da estrela maior será o trajeto que as ondas de pressão deverão percorrer.

A partir do momento que se conhece o período de uma cefeida, facilmente mensurável, a relação período-luminosidade permite determinar a luminosidade intrínseca dessa estrela. Por uma simples comparação com sua luminosidade aparente, deduz-se sua distância, e com isso a distância da galáxia onde ela se localiza.

Extremamente brilhantes, logo visíveis de longe, as cefeidas são detectadas atualmente em outras galáxias até a distância de 80 milhões de anos-luz graças ao telescópio espacial Hubble. A determinação dessas distâncias é essencial para o cálculo do valor da constante de Hubble, que mede o ritmo de expansão do Universo. O ponto delicado reside na classificação absoluta da relação período-luminosidade, que necessita determinar independentemente de maneira exata a distância de ao menos algumas cefeidas situadas na nossa galáxia.

Além disso, deve-se ter em conta que, ao se determinar a luminosidade de uma cefeida a partir da relação período-luminosidade, deve-se saber que as galáxias, e logo as cefeidas que elas contêm, não são idênticas, mas diferentes pela sua composição química. Foi o que se constatou ao longo dos últimos anos com a análise de grande número de cefeidas detectadas em duas galáxias vizinhas, as Nuvens de Magalhães.

Ver também

• Variável RR Lyrae

Referências

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