X

Estrelas piscam com cores diversas: qual é a razão?

Eis a minha questão:

Minha dúvida é a seguinte, ao observar o céu percebi que haviam estrelas que tinham cores diferentes, na minha plena curiosidade fui atrás de saber a causa daquilo.Vi que a cor de uma estrela está estreitamente ligada a sua temperatura.Em outra observação vi que algumas estrelas cintilam,e aprendi que a causa desse fenômeno é a turbulência da nossa atmosfera. Só que em outra olhada no céu observei que algumas estrelas cintilam com diversas cores,daí surge minha grande dúvida porquê isso acontece?

O link abaixo mostra um vídeo em que isso acontece: Cintilação de uma Estrela.

Desde já agradeço!

Respondido por: Profa. Mária de Fátima Saraiva - IF-UFRGS

Como está explicado em  Cintilação das estrelas, a  cintilação das estrelas é causada por diferenças entre os índices de refração de células atmosféricas vizinhas. A aparente variação em cor enquanto a estrela cintila pode ser notada quando a estrela está muito perto do horizonte, e tem a mesma causa da própria cintilação: quando a estrela está perto do horizonte, de forma que sua luz  atravessa uma camada atmosférica mais espessa até chegar aos olhos do observador, e se o ar está muito turbulento, a continua variação na direção em que os raios são refratados pode fazer com que, em um dado momento, certas cores cheguem aos olhos do observador e em outros momentos não cheguem, parecendo que a estrela está “piscando colorido”.

Vide também: Por que planetas não cintilam?

Comentários no Facebook em 6/11/2014

Beto Pimentel – O problema da cintilação das estrelas foi levado MUITO a sério por François Arago no início do século dezenove, porque parecia evidenciar algo sobre a natureza da luz. Se não me falha a memória ele especulou que a cintilação (variação da intensidade observada e das cores das estrelas) poderia ser uma evidência dos mecanismos de interferência luminosa conforme propostos por Young e Fresnel, corroborando portanto a teoria ondulatória da luz (o debate sobre a natureza da luz, se ondulatória ou corpuscular, era um tema acadêmico de peso à época). Nesta abordagem, as variações de cores e intensidade não se dariam por desvios subtrativos (refração diferenciada devido à turbulência do ar e as dimensões angulares reduzidas das fontes), mas (também) por interferências construtivas e destrutivas cambiantes.

Fernando Lang da Silveira-  E esta explicação alternativa é boa para efetivamente explicar a cintilação colorida? É mais defensável do que a dada pela minha colega astrônoma?

Beto Pimentel  – Não sei, Fernando. Se eu me recordo direito essa explicação foi aventada pelo Arago lá pelos idos de mil oitocentos e vovô menino (que vergonha para alguém com pretensão a historiador da ciência datar e referenciar as coisas assim, mas você entendeu). Não sei se ela foi aceita, corroborada ou mesmo mantida pelo autor em datas posteriores. Quando estiver em casa prometo acessar minha tese e ver a referência para você. Mando o pdf se eu ainda tiver ou conseguir encontrar.

Fernando Lang da Silveira – Ótimo! De qualquer forma o comentário é relevante e o incluirei no CREF mesmo que a explicação tenha apenas interesse histórico. Depois ainda poderei complementá-la com a referência que gentilmente enviarás.

Beto Pimentel – Particularmente achei a explicação consistente, quando a li e analisei, mas isso sou eu, e já se vão alguns anos. É preciso lembrar que até pelo menos o final da década de 1820 o trio calafrio da teoria ondulatória da luz (Young, Fresnel e Arago) estavam atrás de fenômenos que pudessem corroborar o comportamento ondulatório e que fossem de difícil explicação pela teoria corpuscular. Os diversos fenômenos recém (à época) descobertos relacionados à polarização da luz (polarização cromática, por exemplo) só puderam ser explicados consistentemente pela teoria ondulatória com a sugestão de Young da onda transversal (inicialmente a onda luminosa era pensada longitudinal, pela analogia com o som). Foi aí que eles perderam Arago, a propósito. Uma onda transversal obrigava o éter luminífero às ginásticas conceituais que todos já ouvimos falar.

Beto Pimentel – Por favor cobre-me o envio da referência. O Alzheimer precoce e o fim de ano na escola vão me engolir e eu posso esquecer.

Fernando Lang da Silveira – Pelo que li o Young acreditava que as vibrações luminosas eram LONGITUDINAIS (Dicionário de Biografias Científicas do Gillispie), no máximo aceitando que a luz tivesse, além da componente longitudinal, uma “pequena” componente transversal.

Beto Pimentel – Inicialmente, sim. Mas acho que foi dele a ideia de considerar a onda transversal para poder explicar os efeitos de polarização.

Fernando Lang da Silveira – Ele nunca levou às últimas consequências pois tal implicava em que o éter luminífero fosse um sólido.

Fernando Lang da Silveira – No máximo admitiu a “pequena” componente transversal.

Beto Pimentel –  Certamente coube a Fresnel (nova geração, no melhor estilo Planck) perceber as implicações matemáticas da onda transversal e levá-la a sério.

Beto Pimentel – Arago também era da velha guarda e achava tudo muito esquisito.

Beto Pimentel – Fresnel não ligava para a esquisitice da coisa, desde que a matemática funcionasse (muderno, ele, não?). Depois a coisa vai se complicar um pouco mais com o coeficiente de arrasto.

Beto Pimentel  – e daí pra frente é ladeira abaixo as coisas esdrúxulas que o éter precisava ser ou fazer para a explicação funcionar.

Mensagem recebida do Professor Beto Pimentel (UFRJ) em 19/03/2017

Olá Fernando Lang!

Há muito tempo lhe prometi enviar as referências certinhas sobre o que eu havia falado a respeito de François Arago ter defendido a ideia de que a cintilação das estrelas ocorre por um fenômeno de produção (ou aniquilação) de cores por interferência das ondas luminosas. Dou-me conta ao rever a tua postagem correspondente no CREF de que desde então estou em dívida contigo e acabei nunca mandando as referências, eu acho.

Dívida é dívida, e antes tarde do que nunca, aqui vai. Perdoe-me por todo o atraso:

Descobri que minha fonte inicial era Hippolyte Fizeau. É uma história um pouco comprida, mas vale a pena contar, porque tem uns detalhes interessantes. Em 1865 a Académie des Sciences francesa propôs um desafio para o prêmio Bordin a ser outorgado em 1867. Consistia em escolher a melhor proposta de experimento que permitisse desvendar “de uma vez por todas” a direção real das vibrações do éter na luz polarizada. A comissão encarregada de avaliar as propostas submetidas consistia de Pouillet, Regnauld, Bertrand, Duhamel, Edmond Becquerel e o próprio Fizeau, que era também o relator da comissão. O relato pode ser acessado em http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k30232/f934.image  e a explicação do experimento proposto em si não é tampouco uma leitura desinteressante. Porém, como a proposta envolvia a interferência da luz, Fizeau se alonga um pouco ao final de seu relato, e não resiste a mencionar en passant a associação feita por Arago entre cintilação e interferência luminosa. Está lá, no meio da página 934: “Il existe en effet pour la plupart des phénomènes d’interférence, tels que les frangesd’Yung [sic], celles des miroirs de Fresnel et celles qui donnent lieu à la scintillation desétoiles d’après Arago, une relation remarquable et nécessaire entre la dimension des franges etcelle de la source lumineuse, en sorte que des franges d’une ténuité extrême ne peuvent prendre naissance que lorsque la source de lumière n’a plus que des dimensions angulaires presque insensibles; d’où, pour le dire en passant, il est peut-être permis d’espérer qu’ens’appuyant sur ce principe et en formant par exemple, au moyen de deux larges fentes très-écartées, des franges d’interférence au foyer des grands instruments destinés à observer lesétoiles, il deviendra possible d’obtenir quelques données nouvelles sur les diamètresangulaires de ces astres”.

Isto é, “Existe, de fato, para a maioria dos fenômenos de interferência, tais como as franjas de Yung [sic], aquelas dos espelhos de Fresnel e aquelas que, segundo Arago,dão origem à cintilação das estrelas, uma relação notável e necessária entre a dimensão das franjas e aquela da fonte luminosa, de modo que franjas de uma extrema tenuidade não podem surgir senão quando a fonte de luz tem dimensões angulares quase que insensíveis; de onde, diga-se de passagem, é talvez permitido esperar que, apoiando-se sobre este princípio e formando-se, por exemplo por meio de duas fendas largas bem distantes uma da outra, franjas de interferência no foco de grandes instrumentos destinados a observar as estrelas, será possível obter alguns dados novos sobre os diâmetros angulares destes astros”.

Ou seja, existe uma correlação direta entre a apropriação que Fizeau faz da explicação de Arago para a cintilação das estrelas a partir do fenômeno da interferência da luz e sua ideia de um interferômetro estelar para estimar as dimensões dos objetos celestes. Um tal projeto seria tentado entre 1872 e 1874 por Edouard Stéphan no Observatório de Marselha, porém sem sucesso. Michelson, possivelmente ignorante da sugestão de Fizeau e dos trabalhos de Stéphan, perceberia o mesmo potencial por volta de 1890, tendo finalmente sucesso em medir a separação entre estrelas binárias e finalmente o diâmetro de Betelgeuse (a enorme gigante vermelha no ombro do Órion), através de parcerias com colaboradores, testes prévios com “estrelas de laboratório” (fontes luminosas quase puntiformes) e com os satélites galileanos, e muitas idas e vindas no projeto. De fato, ele só foi levado a cabo finalmente por causa do advento da ideia de evolução estelar e as previsões de diâmetros muito díspares de estrelas presentes nos diagramas propostos por Hertzsprung e Russel (hoje o aclamado diagrama H-R do feijão-com-arroz da Astrofísica).

Caso te interesses mais por esses detalhes, conto esta história em mais minúcias no capítulo 8 de minha tese de doutorado, que pode ser encontrada em https://www.academia.edu/2286496/Uma_Hist%C3%B3ria_da_Interferometria_no_S%C3%A9culo_XIX

A respeito da medição do diâmetro de Betelgeuse também podes ver um artigo de divulgação meu na CH: https://www.academia.edu/3185997/A_Chave_do_Tamanho

Sobre Arago, propriamente, encontrei aqui uma explicação relativamente didática (no melhor estilo Arago) de como ele enxergava a relação entre interferometria e cintilação. É de um livro baseado nos cursos que ele dava em Astronomia, compilados por um aluno e posteriormente editados e publicados (com certeza após o crivo do próprio Arago), à página 98 (sexta lição), que ele conclui com a frase “on voit en un mot que ce phénomène si curieux de la scintillation n’est qu’un PHÉNOMÈNE D’INTERFERÉNCE”, isto é, “vê-se, em uma palavra, que este fenômeno tão curioso da cintilação não é senão um FENÔMENO DE INTERFERÊNCIA” (grifos do próprio autor). O argumento é desenvolvido nas páginas anteriores, e pode ser visto numa edição original em

http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6554114d/

Espero ter cumprido com a promessa de referenciar melhor os meus comentários já tão antigos. Abraços do admirador. Beto

Visualizações entre 27 de maio de 2013 e novembro de 2017: 21380.


Acrescente um Comentário:

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *