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ED 075

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A Chapa de 1923 Onde Hubble Escreveu VAR

No Monte Wilson, uma estrela marcada como nova virou medida de distância e pôs Andrômeda fora da nossa galáxia

Montagem NASA e ESA: Andrômeda, a chapa H335H de Hubble com a anotação VAR e a estrela V1

Chapa H335H de Hubble, Monte Wilson, 1923

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A 1.742 metros de altitude, no alto do Monte Wilson, sobre as montanhas de San Gabriel, na Califórnia, as luzes de Los Angeles ainda eram fracas o bastante para não apagar o céu. Dali, numa noite limpa, a mancha clara de Andrômeda aparecia a olho nu, baixa no horizonte de outono.

Na noite de 5 de outubro, em 1923, a cúpula do maior telescópio do mundo estava aberta. O espelho tinha 100 polegadas, cerca de 2,5 metros, e pesava mais de quatro toneladas. Ninguém na Terra enxergava tão longe, e a fila de astrônomos para usar o instrumento era disputada noite a noite.

Dentro da cúpula fazia frio de montanha. O astrônomo de plantão passava a noite sentado junto ao foco, com o olho num visor, corrigindo à mão o movimento do telescópio enquanto a chapa fotográfica recebia luz, minuto após minuto.

A chapa era de vidro, coberta de emulsão sensível. Não havia monitor nem sensor digital: a imagem só aparecia depois, no laboratório, quando o vidro passava pelo revelador e as estrelas surgiam como pontos escuros sobre fundo claro.

Naquele ano, a astronomia vivia uma briga aberta. Metade dos especialistas achava que a Via Láctea era o universo inteiro, e que as manchas espirais do céu, como Andrômeda, eram nuvens de gás dentro dela. A outra metade suspeitava de galáxias inteiras, separadas da nossa por distâncias que ninguém sabia medir.

Faltava uma prova. Medir a distância de uma estrela comum já era difícil; medir a de um ponto perdido numa nebulosa parecia impossível. Os argumentos dos dois lados se apoiavam em suposições, e nenhum convencia o outro.

A chapa exposta naquela noite recebeu um código de arquivo, como todas as do observatório. Num canto dela, um pontinho entre milhares ia resolver a briga. A seção I mostra que ponto era e o que estava escrito ao lado dele.

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I A Foto Histórica do Dia

Três letras a tinta vermelha

O astrônomo de plantão era Edwin Powell Hubble, então com 33 anos, nascido em Marshfield, no Missouri, em 1889. Antes da astronomia, tinha estudado direito em Oxford como bolsista Rhodes e servido no Exército americano na Primeira Guerra Mundial.

A chapa daquela noite levou o código H335H: H de Hooker, o telescópio, seguido do número de série e da inicial do observador. A imagem cobria um trecho do braço espiral de Andrômeda, longe do núcleo brilhante.

O que Hubble procurava

Hubble caçava novas (estrelas que de repente ganham brilho por uma explosão e depois se apagam). Uma nova aparece numa chapa e some nas seguintes, e assim servia como pista de distância, ainda que pouco precisa.

Ao examinar o vidro revelado, ele achou três pontos que não estavam nas chapas anteriores da mesma região. Marcou cada um com a letra N, de nova, escrita direto na emulsão.

Era o costume do observatório para não perder a posição de um ponto entre milhares. Cada chapa passava por várias mãos ao longo dos anos, e a letra servia de aviso para o colega seguinte que abrisse a mesma caixa.

A estrela que voltou

Hubble foi então ao arquivo do observatório e puxou chapas antigas de Andrômeda, feitas por outros astrônomos desde 1909. Num dos três pontos, a estrela não sumia nem explodia: ficava mais forte e mais fraca, em ciclo regular, de chapa em chapa.

Pelas medidas publicadas pelo próprio Hubble, o ciclo durava 31,4 dias. Uma nova não se comporta assim. Uma Cefeida (estrela que pulsa, cresce e encolhe num ritmo fixo), sim.

Hubble riscou o N e escreveu, em tinta vermelha, VAR! (abreviação de variável, com ponto de exclamação). As três letras ainda estão no vidro, ao lado do ponto.

Três letras no vidro trocaram uma nova comum pela primeira medida de distância até outra galáxia.

O que a imagem mostra

A foto no topo é uma montagem divulgada em 2011 pela NASA e pela Agência Espacial Europeia. À esquerda, Andrômeda inteira, numa foto de telescópio amador. No meio, a chapa H335H em negativo, com os pontos escuros das estrelas e a anotação vermelha de Hubble.

À direita, o mesmo trecho do céu fotografado pelo telescópio espacial batizado em homenagem ao astrônomo, com a estrela V1, como a variável ficou catalogada, no centro. A chapa original foi cedida para a montagem pela Instituição Carnegie, dona do observatório.

II O Que Ela Mudou de Verdade

A estrela que mediu Andrômeda

A ferramenta que Hubble usou não era dele. Em 1912, a astrônoma Henrietta Swan Leavitt, do Observatório de Harvard, publicou o estudo de 25 Cefeidas da Pequena Nuvem de Magalhães e mostrou uma regra: quanto mais lento o pulso de uma Cefeida, mais luz ela emite de verdade.

Leavitt trabalhava como computadora (funcionária paga para medir e catalogar chapas), sem cargo de pesquisadora. Viveu até 1921 e não viu a regra dela ser aplicada a Andrômeda.

Como a conta funcionava

O raciocínio de Hubble seguiu três passos:

1. Medir o período da V1 nas chapas, os 31,4 dias.

2. Pela regra de Leavitt, calibrada depois por Harlow Shapley, converter o período no brilho real da estrela.

3. Comparar esse brilho real com o brilho fraco visto na chapa: quanto maior a diferença, mais longe a estrela está.

O resultado, publicado por Hubble em 1925, deu cerca de 900 mil anos-luz (distância que a luz percorre em 900 mil anos). O maior diâmetro aceito para a Via Láctea, na estimativa de Shapley em 1918, era de 300 mil anos-luz. Andrômeda ficava fora.

A carta para Harvard

Harlow Shapley era o principal defensor da Via Láctea como universo inteiro. Em 26 de abril de 1920, ele tinha enfrentado o astrônomo Heber Curtis na Academia Nacional de Ciências, em Washington, no encontro que ficou conhecido como o Grande Debate.

Shapley defendia uma Via Láctea enorme, com o Sol longe do centro, e via as espirais como nuvens próximas. Curtis apostava em universos-ilhas (galáxias independentes, cada uma com bilhões de estrelas). Os dois saíram da sala sem vencedor, porque faltava uma distância medida.

Em fevereiro de 1924, já diretor do Observatório de Harvard, Shapley recebeu uma carta de Hubble com a curva de brilho da V1. A astrônoma Cecilia Payne-Gaposchkin estava na sala e contou a cena na autobiografia dela, publicada em 1984. Shapley estendeu a carta e disse:

“Aqui está a carta que destruiu o meu universo.”

O anúncio

Hubble demorou quase um ano para publicar. Quis juntar mais Cefeidas, em Andrômeda e na galáxia do Triângulo, antes de se expor. O trabalho foi lido em 1 de janeiro de 1925, num encontro da Associação Americana para o Avanço da Ciência, em Washington, por Henry Norris Russell, porque Hubble não viajou.

O artigo dividiu o prêmio da associação naquele ano, de mil dólares. A partir dali, as nebulosas espirais passaram a ser chamadas de galáxias, e o universo conhecido cresceu de uma galáxia para milhões delas.

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III Depois da Foto

O vidro no cofre de Pasadena

A distância de 1925 estava errada, e Hubble não sabia. Em 1952, o astrônomo Walter Baade, do Observatório Palomar, mostrou que existem dois tipos de Cefeidas, com brilhos diferentes, e que Hubble tinha usado a calibração do tipo errado.

Com a correção, Andrômeda recuou. Pelas medidas atuais da NASA, citadas no material do telescópio espacial de 2011, ela fica a cerca de 2,5 milhões de anos-luz. O erro mudou o número, nunca a conclusão: Andrômeda segue fora da Via Láctea.

O que Hubble fez depois

Em 1929, com o assistente Milton Humason, Hubble publicou a relação entre a distância das galáxias e a velocidade com que elas se afastam. As galáxias mais distantes fogem mais depressa, e o universo, portanto, está em expansão.

Hubble trabalhou no Monte Wilson até a década de 1950 e viveu até 1953, aos 63 anos, em San Marino, na Califórnia. Nunca recebeu o Nobel: na época, o prêmio de física não contemplava a astronomia.

De chapa de vidro a peça de museu

A H335H ficou guardada com as outras chapas do Monte Wilson, no cofre da Carnegie Observatories, em Pasadena, ao pé da montanha. O vidro fica protegido da luz e da umidade, em envelope próprio, e só sai para pesquisa ou exposição.

Em 2010 e 2011, astrônomos amadores da AAVSO, associação americana de observadores de estrelas variáveis, acompanharam a V1 durante meses para montar a curva de brilho atual. Com os dados, o telescópio espacial Hubble apontou para ela nos momentos certos do pulso.

Quase 90 anos depois da chapa, a mesma estrela foi fotografada pelo telescópio batizado em homenagem a quem a achou.

A nova curva bateu com a de Hubble. O período da V1 continua perto dos 31,4 dias medidos em 1923 e 1924, e a estrela segue pulsando no mesmo braço de Andrômeda, sem sinal de cansaço.

Onde a foto está

A montagem com o código opo1115d foi divulgada em 23 de maio de 2011, numa reunião da Sociedade Astronômica Americana em Boston. No Wikimedia Commons, ela aparece sob licença livre, com crédito para a NASA, a ESA e o designer Zolt Levay, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial.

A 1.742 metros, no alto do Monte Wilson, a cúpula do telescópio de 100 polegadas ainda abre para visitantes. Ao pé da montanha, em Pasadena, a chapa H335H segue no cofre da Carnegie, com o N riscado e as três letras vermelhas ao lado da estrela que pisca a cada 31,4 dias.