Capella, a Estrela Cabra

por Luis Lopes

[Capella e a constelação do Cocheiro aparecendo no horizonte Este,

próximo de Namche Bazar, no Nepal. Crédito: Babak Tafreshi.]

Com o seu brilho intenso e dourado, Capella, estrela α e a mais brilhante das que compõem o enorme asterismo pentagonal que marca a constelação do Cocheiro (Auriga), aparece cada vez mais cedo no horizonte nordeste durante o Outono. O nome da estrela é um diminutivo do latim capra, e quer dizer literalmente “pequena cabra”. O asterismo formado por Capela e um grupo de três estrelas próximas — ε, η e ζ do Cocheiro — formava na antiguidade uma constelação separada, representando uma cabra com duas crias. Em De Astronomia, uma obra publicada em 1482, constituída por uma compilação de textos atribuídos a Higino (séc. I a.C.), e que provavelmente reproduzem mitos narrados numa outra obra mais antiga, Catasterismi, atribuída por sua vez a Eratóstenes (séc. III a.C.), encontramos a seguinte referência ao asterismo:

Parmeniscus diz-nos que um certo Melisseus era rei de Creta quando Zeus foi entregue aos cuidados das suas filhas. Estas, não tendo leite com que o amamentar, deixaram-no ao cuidado de uma cabra, Amalteia de seu nome, que, diz-se, o criou. Amalteia frequentemente paria duas pequenas crias, incluindo na altura em que Zeus ficou ao seu cuidado. E assim, pela bondade da mãe (Amalteia), as crias foram também colocadas no firmamento entre as constelações. Diz-se que foi Cleostratus de Tenedos que identificou pela primeira vez estas crias entre as estrelas.

Tanto quanto se sabe, a integração deste asterismo com a constelação actual do Cocheiro é devida a Cláudio Ptolemeu, na sua obra fundamental Almagesto, que pela primeira vez juntou o dito asterismo com o resto das estrelas da constelação actual do Cocheiro, formando a imagem de um condutor de uma quadriga com uma cabra e as crias ao colo. [Nota: o Almagesto é um tratado matemático e astronómico datado do século II d.C., que se transformou numa das obras mais influentes de todos os tempos, descrevendo, entre outras coisas, o modelo geocêntrico do Universo que prevaleceu até ao século XV.]

[A constelação do Cocheiro (Auriga)

com os limites actuais fixados pela União Astronómica Internacional.]

Os mitos associados à constelação refletem esta origem híbrida. Como foi referido, Capella, a pequena cabra com dois filhotes, é normalmente associada à figura de Amalteia. Segundo o poeta grego Hesíodo (séc. VII-VIII a.C.) Cronos usurpou o poder a seu pai, Urano, o deus do céu, tornando-se no líder dos deuses. A sua esposa e irmã, Reia, deu à luz vários filhos que Cronos devorava à nascença receando uma profecia que estabelecia que um deles, um dia, iria também derrotá-lo e tornar-se rei dos deuses, estabelecendo uma nova ordem. Descontente com o comportamento de Cronos, Reia, aquando do nascimento de Zeus, o seu último filho, enganou Cronos dando-lhe uma pedra enrolada em mantas para devorar. Em seguida enviou Zeus para o exílio, em Creta, onde foi criado pela cabra Amalteia. Já adulto, Zeus conseguiu mascarar a sua identidade e imiscuir-se na côrte de Cronos como um serviçal. Com a ajuda de Metis (sua prima, filha dos titãs Oceano e Tétis), ofereceu a Cronos uma poção que o fez vomitar, um a um, todos os seus irmãos, previamente devorados. Zeus e os seus irmãos, em particular Hades e Poseidon, moveram uma rebelião contra Cronos e os restantes titãs que terminou com a vitória da nova geração de deuses e o aprisionamento dos titãs nas profundezas infernais do Tártaro.

[A constelação do Cocheiro representada na obra Uranographia do astrónomo polaco do século XVII, Johannes Hevelius. Capella marca o centro do corpo da cabra e as estrelas ε, η e ζ marcam o corpo das crias. O resto das estrelas da constelação mostram a figura de um cocheiro segurando as rédeas de uma quadriga numa das mãos e as cabras na outra. As constelações estão representadas com a orientação horizontal invertida relativamente à sua posição normal no céu nocturno.]

A origem mitológica do Cocheiro é mais obscura, sendo frequentemente apontados episódios diversos para justificar a sua presença entre as constelações. Um desses mitos refere-se a Erictónio de Atenas, filho de Hefesto (deus dos ferreiros, dos artesãos, dos escultores, dos metais, da metalurgia, do fogo e dos vulcões) e de Atena (deusa da guerra, da civilização, da sabedoria, da estratégia em batalha, das artes e da justiça). A invenção da quadriga, uma carruagem de 4 cavalos, é geralmente atribuída a Erictónio que a utilizou numa rebelião contra Anfictião, então rei de Atenas. A quadriga foi criada à imagem da utilizada por Hélio, o deus solar, na sua viagem diurna pelo firmamento, que era puxada por quatro cavalos alados — Pírois, Eoo, Éton e Flégon. Zeus, impressionado pela ingenuidade de Erictónio, colocou-o entre as constelações. Uma outra lenda associa a constelação com Mírtilo, filho de Hermes (mensageiro dos deuses e deus dos viajantes e dos comerciantes) e cocheiro de Enomau, rei de Pisa. A quadriga de Mírtilo foi destruída numa corrida entre pretendentes à mão da princesa Hipodâmia, filha de Enomau. Mírtilo alcançou a eternidade entre as constelações quando o pretendente bem sucedido, Pélope, o assassinou, isto apesar de Mírtilo o ter ajudado a ganhar o concurso pela mão da princesa. Após a sua morte, Hermes colocou Mírtilo no céu. Existem outras lendas menos conhecidas que envolvem quadrigas e que são de algum modo associadas à constelação do Cocheiro. Esta variedade de mitos reflecte provavelmente o papel central da quadriga na sociedade grega e parece ser o motivo de fundo para a sua comemoração no firmamento.

[Cerâmica grega ilustrando a quadriga em que viajava Hélio, o deus solar, durante o dia (séc. V a.C.). Crédito: British Museum.]

Capella, a estrela α e luminária da constelação, situa-se a apenas 42 anos-luz e é uma estrela notável. Trata-se de um sistema quádruplo, com um par de estrelas gigantes amarelas muito próximas, cuja luz combinada vemos como uma das estrelas mais brilhantes do céu, e um outro par de estrelas, mais afastado, constituído por duas anãs vermelhas, pouco luminosas e visíveis apenas com um telescópio. Os dois pares de estrelas partilham a mesma trajectória no espaço, mas a distância entre eles é tão grande que é difícil estabelecer se o par de anãs vermelhas orbita o par de gigantes amarelas. Se o fizer o período orbital deverá ser da ordem das centenas de milhares ou mesmo milhões de anos.

O par de gigantes amarelas é constituído por estrelas, designadas por Aa e Ab, com 2.7 e 2.5 massas solares que se orbitam mutuamente a uma distância de 108 milhões de km, sensivelmente a distância que separa Vénus do Sol, e com uma periodicidade de 104 dias. A componente Aa, mais maciça, é a maior e mais luminosa das gigantes. Com 12 diâmetros solares, tem uma temperatura superficial de 4900 Kelvin, mais fria do que os 5800 Kelvin do Sol, e é 79 vezes mais luminosa do que a nossa estrela. A componente Ab, por seu lado, tem 9 diâmetros solares, uma temperatura superficial de 5800 Kelvin e é 77 vezes mais luminosa do que o Sol. A maior das gigantes tem uma rotação lenta de 106 dias, que contrasta com os 9 dias da mais pequena. Ambas as estrelas apresentam uma actividade magnética considerável e são uma fonte de raios X intensa, detectada por vários satélites que observam nessa região do espectro electromagnético.

[As componentes do sistema quádruplo Capella — um par de estrelas gigantes, designadas por Aa e Ab, e um par de anãs vermelhas, designadas por H e L. As estrelas são apresentadas à escala com o Sol como termo de comparação.]

A natureza binária de Capella foi estabelecida por William Campbell, do Observatório de Lick, em 1899, baseando-se na análise do espectro da estrela — Capella é uma binária espectroscópica. Vários observadores tentaram depois detectar o par visualmente mas sem sucesso. As duas componentes foram separadas pela primeira vez em 1919 com um telescópio especial, um interferómetro, por dois astrónomos do Observatório de Monte Wilson, John Anderson e Francis Pease, que publicaram posteriormente uma órbita para o par de estrelas. Uma órbita muito mais precisa foi publicada em 1994, baseada em observações realizadas com um outro interferómetro, o Mark III, também situado no Observatório de Monte Wilson. A partir desta órbita foi possível deduzir os valores das massas e as dimensões das estrelas individuais referidas neste artigo. Em Setembro de 1995, Capella foi fotografada com um outro interferómetro, o COAST (Cambridge Optical Aperture Synthesis Telescope), proporcionando as primeiras imagens “normais” do par com as componentes completamente separadas.

[As duas estrelas gigantes do par central de Capella fotografadas pelo COAST (Cambridge Optical Aperture Synthesis Telescope). Crédito: MRAO/COAST.]

A maior parte do tempo de vida de uma estrela é passado realizando a fusão do hidrogénio em hélio no seu núcleo. Diz-se neste caso que a estrela está na sequência principal. O tempo que uma estrela passa nesta fase é inversamente proporcional à sua massa. Por outras palavras, estrelas mais maciças gastam mais depressa o seu hidrogénio nuclear e evoluem para lá da sequência principal. Há centenas de milhões de anos Capella Aa e Ab iniciaram a sua vida como um par de estrelas de tipo espectral A, mais quentes e luminosas do que o Sol, muito parecidas com Vega, na constelação Lira. Com uma idade estimada de 400 milhões de anos, ambas as estrelas saíram já da sequência principal e estão agora a transformar-se lentamente em gigantes vermelhas, estrelas frias e muito luminosas, com um diâmetro que chega a atingir mais de 300 milhões de km, 2 vezes a distância da Terra ao Sol. De facto, alguns autores sugerem mesmo que a componente Aa, a mais maciça e mais evoluída, terá já sido uma gigante vermelha que entretanto iniciou a fusão do hélio nuclear em carbono e oxigénio. A ignição do hélio transforma uma gigante vermelha numa estrela menos luminosa e mais quente, uma gigante amarela, com características semelhantes às da componente Aa. Por outro lado, parece certo que a componente Ab, a menos maciça, ainda não passou pela fase de gigante vermelha. A sua luminosidade provém da fusão de hidrogénio em hélio numa camada adjacente ao núcleo inerte de hélio.

Uma vez que se encontram a uns escassos 108 milhões de km de distância, quando uma das componentes se transformar numa gigante vermelha a outra componente fica dentro dela, e o seu movimento orbital fica sujeito a forças de atrito que não existiriam no espaço vazio. Isto resultará numa perda de energia orbital e as estrelas aproximar-se-ão gradualmente. Nestas circunstâncias ocorrerá certamente transferência de massa entre as duas estrelas, um factor que complica significativamente a evolução futura do sistema. No entanto, independentemente destas complicações e daqui a dezenas de milhões de anos, cada uma das estrelas irá terminar a sua vida deixando para trás uma anã branca. Capella transformar-se-á num sistema binário composto por duas anãs brancas que poderão orbitar-se mutuamente a uma distância bem inferior aos 108 milhões de km actuais, devido à perda de energia orbital acima referida. Estes sistemas, sabe-se hoje, são os principais percursores de explosões termonucleares designadas de supernovas de tipo Ia. As anãs brancas no sistema binário perdem gradualmente energia orbital devido ao campo gravitacional intenso até que por fim colidem. Durante a fracção de segundo em que ocorre a colisão, dá-se a ignição da fusão explosiva do carbono no interior das estrelas provocando uma explosão termonuclear que as destrói por completo.

[Um sistema binário formado por duas anãs brancas. As estrelas perdem energia orbital ao longo de milhões de anos devido à emissão de ondas gravitacionais. Essa perda é tanto maior quanto maior for a proximidade das estrelas, pelo que elas se aproximam de forma cada vez mais rápida. Quando, por fim, as estrelas colidem, despoleta-se a fusão explosiva do carbono contido no seu interior. O resultado é uma explosão termonuclear que destrói as duas estrelas e que os astrónomos designam por “supernova de tipo Ia”. Crédito: NASA/Dana Berry, Sky Works Digital.]

A tudo isto poderá assistir o par de anãs vermelhas, as componentes H e L, que acompanha à distância o par de gigantes amarelas. Estas estrelas percorrem órbitas quase circulares em torno de um centro de gravidade comum, mantendo-se a uma distância de 7.2 mil milhões de km, mais do que a distância de Plutão ao Sol. O período orbital é de 388 anos. As componentes H e L são muito pouco maciças, com apenas 0.5 e 0.2 massas solares, e muito pequenas, com cerca de 0.5 e 0.4 vezes o diâmetro da nossa estrela. As anãs vermelhas consomem o seu combustível nuclear a um ritmo muito inferior ao das estrelas mais maciças, sendo por isso muito pouco luminosas. De facto, no seu conjunto, este par de estrelas tem apenas 2% da luminosidade solar! Ambas se encontram na sequência principal, transformando hidrogénio em hélio nas suas regiões nucleares, e aí ficarão durante pelo menos 1 milhão de milhões de anos.

Acerca do autor(a)

Luís Lopes

Luís Lopes é professor no departamento de Ciência de Computadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto. Astrónomo amador há mais de 25 anos, interessa-se pela ciência em geral e pela sua divulgação. Acompanha com especial atenção os desenvolvimentos nas áreas de exoplanetas e da evolução estelar. Gosta de estar com a família, de ler um bom livro, de plantar e ver crescer árvores e de passar noites a observar o céu. Também escreve para o AstroPT de vez em quando ;-)