A constelação do Cisne, bem visível ao anoitecer durante o Verão e parte do Outono, vê a sua forma ligeiramente alterada pelo aparecimento ocasional de uma nova estrela no pescoço da ave. A estrela, a χ (chi) do Cisne, é especial, um dos muitos tesouros que a constelação tem para oferecer ao observador mais atento.
Em 1686, o astrónomo alemão Gottfried Kirch descobriu que a estrela catalogada por Johannes Bayer no início do século XVII, no atlas Uranometria, sob o nome de χ (chi) Cygni, variava de brilho periodicamente. Kirch notou que a estrela aparecia e desaparecia periodicamente do pescoço do Cisne.
A posição da χ do Cisne no atlas “Vorstellung der Gestirne”, de Johann Bode, publicado em 1782.
A análise da longa série temporal de observações da estrela mostra que o seu brilho aparente varia com uma periodicidade aproximada de 407 dias. No máximo de brilho a estrela pode atingir magnitude 3.5, perfeitamente visível a olho nu, mergulhando depois para um mínimo que pode atingir magnitude 14.2, altura em que é visível apenas com um telescópio de 10 polegadas ou maior. Hoje sabe-se também que χ Cygni é uma estrela gigante vermelha numa fase especial da sua evolução. As suas camadas exteriores estão a ser gradualmente ejectadas para o espaço circundante por pulsações periódicas e daqui por algumas dezenas de milhares de anos transformar-se-á numa nebulosa planetária. As melhores estimativas colocam-na a uma distância de 600 anos-luz.
A posição da χ do Cisne na constelação. Fonte: https://www.iau.org/static/public/constellations/gif/CYG.gif
Medições realizadas com um tipo especial de telescópio, um interferómetro, mostram que o diâmetro médio da χ do Cisne é de 2.2 Unidades Astronómicas (UA), cerca de 470 vezes o diâmetro solar! A luminosidade correspondente é de uns espantosos 16 mil sóis e a massa (estimada indirectamente) entre 2 e 3 vezes a solar. O mesmo instrumento mostra que, ao longo do ciclo, o tamanho da estrela varia entre um mínimo de 1.3 UA e um máximo de 3.1 UA. Ao contrário do que se possa pensar, a luminosidade total da estrela não varia muito. De facto, quando a estrela se expande, a temperatura da fotosfera diminui e a estrela passa a emitir principalmente no infravermelho, diminuindo o seu brilho aparente; quando se contrai, a temperatura da fotosfera sobe e a estrela emite mais radiação no visível, aumentando o seu brilho aparente. É precisamente numa destas fases em que se encontra mais compacta e mais quente que a estrela se encontra agora, aparecendo de forma conspícua no pescoço do Cisne.
Parte da curva de luz da χ do Cisne. Os pontos negros são observações individuais, a linha vermelha é a melhor aproximação às observações. Fonte: https://archimedesbooks.files.wordpress.com/2010/08/chicyg1.jpg
As gigantes vermelhas neste estágio da sua evolução têm um núcleo inerte de carbono e oxigénio, rodeado por uma camada de hélio e mais acima, em direcção à superfície, hidrogénio. A luminosidade da estrela deve-se a reacções nucleares não no núcleo mas antes nestas camadas exteriores. Alternadamente, a estrela realiza a fusão do hélio em carbono e oxigénio, na base da camada de hélio, e a fusão do hidrogénio em hélio, na base da camada de hidrogénio.
O interior de uma estrela evoluída como a χ do Cisne. Fonte: http://www.public.asu.edu/~atpcs/atpcs/Univ9e/Images/6592_fig20_02.jpg
As pulsações da estrela devem-se a um mecanismo semelhante a uma máquina a vapor. A dificuldade com que a radiação proveniente do interior da estrela atravessa o plasma (também chamada de “opacidade do plasma”) numa parte da camada de hélio é muito sensível ao aumento da temperatura. Por outro lado, a uma maior opacidade corresponde uma maior pressão do plasma pois uma maior fracção da radiação proveniente do interior é por ele absorvida. Este cenário, juntamente com a gravidade da estrela, dá origem a um ciclo de feedback positivo: a estrela contrai-se, a temperatura sobe, a opacidade aumenta, a pressão do plasma aumenta, a estrela expande-se, a temperatura diminui, a opacidade diminui, a pressão do plasma diminui, a estrela contrai-se, a temperatura sobe, a opacidade aumenta, e assim por diante. O efeito deste ciclo no brilho aparente da estrela é ilustrado no vídeo seguinte.
A variação dramática de luminosidade da Chi Cygni no espectro visível (gráfico em baixo, no vídeo) tem origem em pulsações periódicas visíveis em imagens obtidas pelo interferómetro IOTA (em cima, no vídeo).
(Referências: AAVSO)
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