Nebulosa planetária NGC 1514

O que acontece quando uma estrela fica sem combustível nuclear?

© JWST / J. Schmidt (NGC 1514)

Para estrelas como o nosso Sol, o centro se condensa em uma anã branca, enquanto a atmosfera externa é expelida para o espaço, aparecendo como uma nebulosa planetária.

A NGC 1514, também conhecida como Nebulosa da Bola de Cristal, está localizada na constelação de Touro, posicionada ao norte da estrela Psi Tauri, ao longo da fronteira da constelação com Perseu. A distância até a nebulosa é de 1.484 anos-luz, de acordo com sua paralaxe Gaia DR3.

Foi descoberta por William Herschel em 13 de novembro de 1790, descrevendo-a como "um fenômeno singular" e forçando-o a repensar suas ideias sobre a construção dos céus. Até então, Herschel estava convencido de que todas as nebulosas consistiam em massas de estrelas remotas demais para serem resolvidas, mas agora havia uma única estrela "cercada por uma atmosfera fracamente luminosa".

Observações no infravermelho mostram uma enorme região de poeira circundando a nebulosa planetária, abrangendo 8,5 anos-luz. A massa combinada do gás e da poeira é estimada em 2,2±1,4 M☉ (massas solares). O gás ionizado é moderadamente excitado, cuja temperatura é estimada em 15.000 K.

A atmosfera externa expelida da nebulosa planetária NGC 1514 parece ser um amontoado de bolhas, quando vista na luz visível. Mas a visão do telescópio espacial James Webb em infravermelho, como apresentada aqui, confirma uma história diferente: sob essa luz, a nebulosa mostra um formato distinto de ampulheta, que é interpretado como um cilindro visto ao longo de uma diagonal.

Se você olhar atentamente para o centro da nebulosa, também poderá ver uma estrela central brilhante que faz parte de um sistema binário. Mais observações podem revelar melhor como essa nebulosa está evoluindo e como as estrelas centrais estão trabalhando juntas para produzir o interessante cilindro e as bolhas observadas.

Fonte: NASA

Nebulosa Planetária Kohoutek 4-55

As nuvens rodopiantes na escuridão do espaço nesta imagem impressionante parecem surreais, como um portal para outro mundo se abrindo diante de nós.

© Hubble (Kohoutek 4-55)

Na verdade, a imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble é muito real. Estamos vendo vastas nuvens de átomos e moléculas ionizados, lançados ao espaço por uma estrela moribunda. 

Esta é uma nebulosa planetária chamada Kohoutek 4-55, um membro da galáxia Via Láctea situada a apenas 4.600 anos-luz de distância na constelação de Cygnus (o Cisne). 

As nebulosas planetárias são o espetáculo final da vida de uma estrela gigante. Uma vez que uma estrela gigante vermelha tenha esgotado seu combustível disponível e eliminado suas últimas camadas de gás, seu núcleo compacto se contrairá ainda mais, permitindo uma explosão final de fusão nuclear. 

O núcleo exposto atinge temperaturas extremamente altas, irradiando luz ultravioleta muito energética que energiza as enormes nuvens de gás descartado. As moléculas no gás são ionizadas e brilham intensamente. Na imagem, vermelho e laranja indicam moléculas de nitrogênio, verde é hidrogênio e azul mostra oxigênio na nebulosa. 

A nebulosa planetária Kohoutek 4-55 tem uma forma incomum e multicamadas: um anel interno brilhante é cercado por uma camada mais tênue de gás, tudo envolto em um amplo halo de nitrogênio ionizado. A breve fase de fusão no núcleo terminará após meras dezenas de milhares de anos, deixando uma anã branca que nunca mais iluminará as nuvens ao seu redor. 

Este foi o trabalho final de um dos instrumentos do Hubble: a Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2). Instalada em 1993 para substituir a Wide Field and Planetary Camera original, a WFPC2 foi responsável por algumas das imagens mais duradouras e descobertas fascinantes do Hubble. Por sua vez, foi substituída pela Wide Field Camera 3 em 2009, durante a missão de manutenção final do Hubble. Os dados para esta imagem foram tirados apenas dez dias antes do instrumento ser removido do telescópio, como uma despedida adequada para o WFPC2 após 16 anos de trabalho. As mais recentes e avançadas técnicas de processamento foram usadas para dar vida aos dados mais uma vez, produzindo esta bela imagem de Kohoutek 4-55.

Fonte: ESA

As protoestrelas dentro de Lynds 483

Duas protoestrelas estão escondidas em um único pixel perto do centro de uma impressionante nebulosa em forma de ampulheta nesta imagem infravermelha próxima do telescópio espacial James Webb (JWST).

© JWST (nebulosa escura Lynds 483)

O sistema estelar em formação ativa fica em uma nuvem molecular empoeirada catalogada como Lynds 483, a cerca de 650 anos-luz de distância em direção à constelação de Serpens Cauda.

Responsáveis ​​pelos impressionantes fluxos bipolares, as protoestrelas em colapso têm lançado jatos energéticos colimados de material ao longo de dezenas de milhares de anos. A visão de alta resolução de Webb mostra a violência da formação estelar em detalhes dramáticos à medida que as frentes de choque torcidas se expandem e colidem com material mais lento e denso.

A primeira fotografia ampla da região de formação estelar abrange menos de 1/2 ano-luz dentro da nebulosa escura Lynds 483.

Fonte: NASA

Sinal de raios X aponta para um planeta destruído

Um planeta pode ter sido destruído por uma anã branca no centro de uma nebulosa planetária, a primeira vez que tal fato ocorre.

© Chandra / Hubble / VISTA / GALEX (Nebulosa da Hélice)

Esta composição da Nebulosa da Hélice contém dados de raios X do Chandra (magenta), no visível pelo Hubble (laranja, azul claro), no infravermelho pelo ESO (dourado, azul escuro) e no ultravioleta pelo GALEX (roxo). Os dados do Chandra indicam que esta anã branca destruiu um planeta em órbita muito íntima. O ponto roxo no centro da nebulosa é a anã branca WD 2226-210.

Isto explicaria um misterioso sinal de raios X que os astrônomos já detectam na Nebulosa da Hélice há mais de 40 anos. A Nebulosa da Hélice é uma nebulosa planetária, uma estrela como o nosso Sol, mas numa fase mais avançada, que liberou as suas camadas exteriores, deixando no seu centro uma pequena estrela tênue chamada anã branca.

Eventualmente, os detritos do planeta formaram um disco ao redor da anã branca e caíram na superfície da estrela, criando o misterioso sinal em raios X que tem sido detectado durante décadas. Desde 1980, missões de raios X, como o observatório Einstein e o telescópio ROSAT, observaram uma leitura incomum no centro da Nebulosa da Hélice. Detectaram raios X altamente energéticos provenientes da anã branca WD 2226-210 no centro da nebulosa, localizada a apenas 650 anos-luz da Terra.

As anãs brancas como WD 2226-210 não emitem normalmente raios X muito intensos. Um novo estudo com dados do Chandra e do XMM-Newton pode ter finalmente resolvido a questão do que está causando estes raios X da WD 2226-210: este sinal de raios X pode ser os detritos de um planeta destruído sendo puxados para a anã branca. Se confirmado, este seria o primeiro caso de um planeta visto sendo destruído pela estrela central numa nebulosa planetária.

Observações efetuadas pelo ROSAT, Chandra e XMM-Newton entre 1992 e 2002 mostram que o sinal de raios X da anã branca permaneceu aproximadamente constante em termos de brilho durante esse tempo. Os dados, no entanto, sugerem que pode haver uma mudança sutil e regular no sinal de raios X a cada 2,9 horas, fornecendo evidências da existência de um planeta excepcionalmente próximo da anã branca.

Anteriormente, os cientistas determinaram que um planeta do tamanho de Netuno está numa órbita muito próxima da anã branca, completando uma órbita em menos de três dias. Os pesquisadores deste último estudo concluem que poderia ter existido um planeta como Júpiter ainda mais próximo da estrela. O planeta dizimado poderia ter estado inicialmente a uma distância considerável da anã branca, mas depois migrou para o interior, interagindo com a gravidade de outros planetas do sistema. Assim que se aproximou o suficiente da anã branca, a gravidade da estrela teria parcial ou completamente despedaçado o planeta.

A WD 2226-210 tem algumas semelhanças, no que se refere ao seu comportamento em raios X, com duas outras anãs brancas que não estão no interior de nebulosas planetárias. Uma delas está possivelmente retirando material de um planeta companheiro, mas de uma forma mais calma, sem que o planeta seja rapidamente destruído. A outra anã branca está provavelmente arrastando material dos vestígios de um planeta para a sua superfície. Estas três anãs brancas podem constituir uma nova classe de objetos variáveis, ou em mudança.

O artigo científico que descreve estes resultados foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Nebulosa planetária Abell 7

Esta nebulosa planetária muito tênue Abell 7 está a cerca de 1.800 anos-luz de distância.

© Vikas Chander (Abell 7)

Ela fica logo ao sul de Órion nos céus do planeta Terra em direção à constelação de Lepus, a Lebre.

Cercada por estrelas da Via Láctea e perto da linha de visão para galáxias de fundo distantes, sua forma esférica geralmente simples, com cerca de 8 anos-luz de diâmetro, é revelada nesta imagem telescópica profunda.

Dentro da nuvem cósmica, porém, há estruturas belas e complexas, aprimoradas pelo uso de longas exposições e filtros de banda estreita que captam a emissão de átomos de hidrogênio, enxofre e oxigênio. Caso contrário, Abell 7 seria muito tênue para ser apreciada a olho nu.

Uma nebulosa planetária representa uma fase final muito breve na evolução estelar que nosso próprio Sol experimentará 5 bilhões de anos, à medida que a estrela central da nebulosa, outrora semelhante ao Sol, encolhe suas camadas externas.

Estima-se que a própria Abell 7 tenha 20.000 anos de idade. Mas sua estrela central, vista aqui como uma anã branca em extinção, tem cerca de 10 bilhões de anos.

Fonte: NASA

Uma nebulosa planetária destruiu o seu sistema solar

Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu uma nebulosa planetária que destruiu o seu próprio sistema planetário, conservando os fragmentos restantes sob a forma de poeira em órbita da sua estrela central.

© Klaus Bernhard (nebulosa planetária WeSB1)

Até à data, foram confirmadas a descoberta de 5.811 exoplanetas em órbita de estrelas de todos os tipos e em quase todas as fases da evolução estelar. No entanto, embora tenham sido descobertos exoplanetas em torno de anãs brancas, a fase final da evolução de estrelas de massa baixa e intermediária, como o Sol, não foram detectados exoplanetas na fase evolutiva anterior, conhecida como a fase de nebulosa planetária. 

As nebulosas planetárias são conchas brilhantes de gás e poeira que se encontram em volta das anãs brancas mais jovens, formadas a partir do material perdido pela estrela central no fim da sua vida, mesmo antes de se tornar uma anã branca. A expulsão deste material interfere com quaisquer planetas que possam estar em órbita em torno da estrela, fazendo com que os mais próximos espiralem e sejam engolidos pela estrela central, enquanto os mais distantes se deslocam para órbitas ainda mais distantes, talvez até se soltem e voem para longe. A aparente ausência de exoplanetas em torno de estrelas na fase de nebulosa planetária levanta questões importantes sobre como é possível encontrar tantos em torno de anãs brancas. 

Esta descoberta representa um passo importante para a compreensão da população observada de exoplanetas em torno de estrelas evoluídas. A descoberta foi feita através do estudo de dados de 2.000 estrelas centrais de nebulosas planetárias observadas pelo satélite Gaia e pelo ZTF (Zwicky Transient Facility), um levantamento astronômico que permite obter imagens repetidas de grandes áreas do céu noturno em busca de transientes astronômicos e outras formas de variabilidade. 

Foi o astrônomo amador Klaus Bernhard, da associação alemã Bundesdeutsche Arbeitsgemeinschaft für Veränderliche Sterne, quem primeiro se deparou com o estranho comportamento desta nebulosa planetária. Ele analisou os dados e descobri que a estrela central de WeSb1 caiu para menos de 10% do seu brilho habitual durante algumas semanas em 2021, antes de voltar ao normal. Em anos anteriores, registaram-se episódios de escurecimento semelhantes, mas sempre com uma duração diferente e nunca tão profundos.

A única explicação razoável para este comportamento é a existência de grandes nuvens de poeira em órbita ao redor da estrela central, mas no interior da nebulosa. Para melhor compreender as propriedades e origens desta poeira, a equipe obteve dados adicionais utilizando o NOT (Nordic Optical Telescope) no Observatório Roque de los Muchachos do IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias). De igual modo, procuraram dados existentes obtidos por outros estudos, como o ATLAS, uma rede de telescópios que em breve incluirá um instalado no Observatório de Teide, em Tenerife.

A estrela central não é, de fato, uma estrela, mas sim duas. A interação entre a estrela central e a sua companheira formou a nebulosa planetária e, ao mesmo tempo, levou à destruição dos planetas do sistema, deixando os remanescentes sob a forma de grandes nuvens de poeira em órbita em torno da estrela companheira.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Descobertos discos protoplanetários em torno de anãs marrons

As estrelas recém-nascidas estão rodeadas por discos de gás e poeira, a que se dá o nome de discos protoplanetários, no interior dos quais nascem os planetas.

© Webb / Hubble (imagem no visível e infravermelho na Nebulosa de Órion)

Imagem infravermelha do centro da Nebulosa de Órion (M42) obtida com o instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) do telescópio espacial James Webb. As inserções mostram imagens ampliadas de dois discos protoplanetários ionizados tênues do telescópio espacial Hubble em comprimentos de onda ópticos e depois do Webb em comprimentos de onda infravermelhos. Para cada disco protoplanetário ionizado, é detectado em silhueta na imagem óptica um pequeno disco protoplanetário, que está rodeado por uma frente de ionização brilhante que é produzida pela intensa radiação ultravioleta (UV) das estrelas mais massivas. A anã castanha no centro de cada disco é detectada na imagem infravermelha do Webb. A espetroscopia do instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb confirmou que estes objetos são anãs marrons com base nas suas temperaturas frias. 

Na M42, as estrelas mais brilhantes e massivas emitem intensa radiação ultravioleta que ilumina os discos protoplanetários, permitindo que sejam fotografados com um raro detalhe. As imagens impressionantes destes discos protoplanetários iluminados pela radiação UV, ou seja, os discos protoplanetários ionizados, foram uma das primeiras grandes descobertas do telescópio espacial Hubble, há décadas atrás. 

Um novo estudo utilizou o telescópio espacial James Webb para revelar que alguns dos discos protoplanetários ionizados originalmente detectados pelo Hubble rodeiam anãs marrons, que são objetos semelhantes a estrelas, mas demasiado pequenos e frios para fundir hidrogênio. Os novos resultados do Webb vão ajudar os astrônomos a compreender melhor como as anãs marrons se formam, a sua relação com as estrelas e os planetas e se podem até abrigar planetas. 

As estrelas nascem no interior de enormes nuvens de gás e poeira no espaço, que podem ter anos-luz de diâmetro, as chamadas nebulosas. Durante décadas, suspeitava-se que, pouco depois de uma estrela coalescer dentro de uma nebulosa, os planetas nascem dentro de um disco de gás e poeira que rodeia a estrela recém-nascida, conhecido como disco protoplanetário. 

Pouco depois do seu lançamento em 1990, o Hubble revelou algumas das fotografias diretas mais nítidas de discos protoplanetários através de observações da Nebulosa de Órion. A M42 contém cerca de 2.000 estrelas recém-nascidas e é uma das nebulosas de formação estelar mais próximas do nosso Sistema Solar, localizada a 1.300 anos-luz de distância.

Pouco depois das anãs marrons terem sido descobertas, em meados da década de 1990, os astrônomos começaram a perguntar-se se elas também poderiam abrigar discos protoplanetários. Alguns dos discos protoplanetários ionizados detectados pelo Hubble na década de 1990 pareciam rodear objetos suficientemente tênues para serem anãs marrons, mas os cientistas não possuíam as medições necessárias para confirmar que tinham as temperaturas frias das anãs marrons. Era necessário um telescópio infravermelho mais sensível para efetuar essas medições. Lançado em dezembro de 2021, o Webb é o telescópio infravermelho mais potente até à data, o que o torna perfeitamente adequado para medir as temperaturas de objetos tênues na M42 que possam ser anãs marrons, incluindo os mais tênues discos protoplanetários ionizados que foram fotografados pelo Hubble há 30 anos. 

Os astrônomos efetuaram medições espectroscópicas infravermelhas numa pequena amostra de candidatas a anã marrom na M42 utilizando o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Estes dados confirmaram que 20 objetos são suficientemente frios para serem anãs marrons, os menores dos quais podem ter massas equivalentes a apenas 0,5% da do Sol, ou cinco massas de Júpiter. Dois outros objetos estão perto da massa mínima para a fusão, 7,5% da massa do Sol, pelo que não é claro se são pequenas estrelas ou anãs marrons grandes. 

Esta pesquisa ajudará o nosso conhecimento sobre a formação das anãs marrons e da sua relação com as estrelas e planetas. 

O artigo científico que descreve as observações foi aceito para publicação no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: Pennsylvania State University

O remanescente da supernova da Nebulosa da Sereia

Novas estrelas nascem dos restos de estrelas mortas.

© Neil Corke (Nebulosa do Peixe Betta)

O remanescente gasoso do colapso gravitacional e subsequente morte de uma estrela muito massiva na Via Láctea criou o remanescente de supernova G296.5+10.0, do qual a Nebulosa da Sereia em destaque faz parte. Também conhecida como Nebulosa do Peixe Betta, a Nebulosa da Sereia faz parte de uma subclasse incomum de remanescentes de supernova que são de dois lados e quase circulares.

Originalmente descoberta em raios X, a nebulosa filamentosa é uma fonte frequentemente estudada também em luz de rádio e raios gama. A cor azul visível aqui se origina do oxigênio duplamente ionizado (OIII), enquanto o vermelho profundo é emitido pelo gás hidrogênio. O formato de sereia da nebulosa provou ser útil para medições do campo magnético interestelar.

Fonte: NASA