Observar o céu cheio de estrelas brilhantes é provavelmente um dos prazeres favoritos das noites límpidas. Exibindo diferentes luminosidades, cores ou agrupações, esta paisagem gratuita está ao alcance de qualquer um. No entanto, quando levantamos os olhos, há um pormenor que não passa despercebido: as estrelas estão constantemente a piscar no céu. Alguma vez se interrogou sobre o que causa este fenómeno? As estrelas emitem mesmo luz intermitentemente ou trata-se de um simples efeito óptico?

Cintilação por dispersão

Para responder a esta pergunta devemos ter duas coisas em conta: a composição da nossa atmosfera e a razão pela qual as estrelas brilham. A primeira é simples, pois sabe-se que a camada que rodeia o nosso planeta é uma acumulação de gases e partículas em suspensão, que se encontram a diferentes temperaturas, concentrações e pressões, dependendo da zona estudada. Para a segunda, consideremos que a estrela é como um grande reactor nuclear, sendo a fusão termonuclear do hélio no seu interior que provoca a libertação e irradiação de energia, parte da qual sob a forma de luz.

Por conseguinte, parece pouco plausível que a cintilação seja originada por essa reacção, constante e intrínseca à estrela – tudo indica que seja causada pela atmosfera, que é dinâmica e pouco homogénea. Efectivamente, é isso que se passa: tudo se deve a um efeito óptico causado pela própria atmosfera.

A energia e a luz geradas na estrela chegam de forma constante à atmosfera terrestre. Quando as partículas que formam a luz – os fotões – penetram na camada de gás podem chocar com as partículas dispersas que ali existem, alterando completamente a sua trajectória. Além disso, as diferenças de pressão e temperatura que vão encontrando à medida que avançam na atmosfera, também podem curvar a sua trajectória, desviando-os da linearidade. Estes dois efeitos fazem com que os fotões desviados não cheguem aos olhos dos observadores, dando lugar a pequenos períodos durante os quais a luz desaparece. É esta a famosa cintilação das estrelas.

Os planetas e o sol cintilam?

O efeito de dispersão é mais observável e chamativo nos objectos astronómicos que se encontram a maior distância. Por outras palavras, quanto mais longe o astro estiver, menor a quantidade de luz que chega à atmosfera, pois existem mais possibilidades de que se perca energia pelo caminho em fenómenos de dispersão e curvatura da trajectória causada por contacto com outros materiais cósmicos. Em objectos próximos, a quantidade de luz que nos chega é muito maior e, embora parte dela se disperse na atmosfera, tal não afecta a sua constância e não a vemos piscar. É isto que ocorre por exemplo com o Sol, a estrela mais próxima do planeta Terra.

No entanto, no céu nocturno estrelado, os planetas também parecem pequenos pontos luminosos facilmente confundíveis com as estrelas. Será que realmente piscam? A resposta é negativa. Embora os planetas não emitam de facto luz, reflectindo a que provém do Sol, ou de estrelas um pouco mais distantes, essa luz continua a vir de um ponto de emissão tão próximo (os planetas do próprio sistema solar) que as consequências da dispersão atmosférica não chegam a ocorrer. Com efeito, este pode ser um bom truque para distinguir os astros na noite: os planetas não cintilam e as estrelas sim.

A importância da cor

Como se o fenómeno da cintilação não fosse suficientemente curioso, soma-se a este o facto de as estrelas apresentarem diferentes cores, desde brilhos mais azulados a outros mais amarelados ou avermelhados. Com efeito, distinguir a cor de uma estrela no céu pode fornecer muita informação interessante sobre ela, ajudando inclusivamente a identificá-la.

A cor da estrela dependerá da sua temperatura. Deste modo, aquelas que brilham com um tom mais azulado serão as mais quentes, com uma temperatura superficial de até 25.000 graus Kelvin. Por outro lado, uma cor avermelhada corresponderá a estrelas menos quentes, com uma temperatura de cerca de 3.000 graus Kelvin à superfície.

Além disso, pode também haver uma relação com a idade da estrela. As estrelas mais jovens serão as que vemos no céu com uma tonalidade mais azulada, ou seja, as mais quentes segundo a classificação anterior. Isto deve-se ao facto de as estrelas mais jovens terem, geralmente, mais gás para queimar, razão pela qual podem gerar mais energia e alcançar temperaturas muito mais elevadas. Por exemplo, o Sol tem agora um tom mais amarelado que nos indica que se encontra no ponto médio da sua vida. À medida que for envelhecendo, ficará cada vez maior, aumentando de tamanho e arrefecendo, adoptando uma cor mais avermelhada.

Contudo, pode haver casos em que essa relação entre idade e temperatura não seja a única, pois, na maioria das ocasiões, o tamanho também é relevante. A explicação é simples: as estrelas maiores consomem o seu combustível muito mais depressa do que as mais pequenas, por isso uma estrela maior utilizará os seus recursos de forma mais rápida e tornar-se-á vermelha mais depressa – sem que isso implique ser muito antiga.

As cefeidas: as estrelas que realmente cintilam

Existe, porém, um tipo de estrelas que realmente muda a intensidade do seu brilho de forma periódica: as cefeidas. Este tipo de astros é capaz de variar a sua temperatura devido a contracções e expansões do seu próprio raio, em torno de um valor médio. Isto significa que a contracção da estrela faria subir a temperatura nas suas regiões centrais, aumentando assim o número de reacções nucleares à superfície e, por conseguinte, a energia e luminosidade emitidas. Após a expansão, a estrela arrefece, diminuindo de luminosidade.

Este processo ocorreria de forma cíclica, em períodos de um a 50 dias. Por isso, ao contrário do efeito cintilante devido a dispersão, este não é observável olhando simplesmente para o céu – é necessária uma observação prolongada, ao longo de um período definido.

Embora a descoberta das cefeidas seja atribuída a John Goodricke, em 1784, foram os estudos da astrónoma norte-americana Henrietta Swan Leavitt que deram fama a estes astros devido à sua importância para a ciência. Esta investigadora descobriu até 2.400 cefeidas, o que lhe permitiu estabelecer uma relação entre a sua luminosidade e os períodos nos quais mudam de brilho: quanto mais brilhante, mais dura a sua pulsação. Esta lei, conhecida como Lei de Leavitt, permitiu calcular a que distância se encontram diferentes estrelas e galáxias do nosso planeta, bem como observar que essas distâncias aumentam e determinar a actual expansão do universo.

Este artigo foi originalmente publicado em castelhano em nationalgeographic.es.