O complexo coração de uma borboleta cósmica

O telescópio espacial James Webb revelou novos pormenores do núcleo da Nebulosa Borboleta, catalogada como NGC 6302.

© Hubble / Webb (três imagens da Nebulosa Borboleta)

Este conjunto mostra três imagens da Nebulosa Borboleta. A primeira e a segunda das três imagens aqui apresentadas realçam a natureza bipolar da Nebulosa Borboleta no visível e no infravermelho próximo pelo telescópio espacial Hubble. A nova imagem do Webb, à direita, amplia o centro da Nebulosa Borboleta, proporcionando uma visão sem precedentes da sua complexa estrutura. Os dados do Webb são complementados com dados do ALMA.

Desde o toro denso e poeirento que rodeia a estrela escondida no centro da nebulosa até aos seus jatos, as observações do Webb revelam muitas novas descobertas que pintam um retrato nunca antes visto de uma nebulosa planetária dinâmica e estruturada.

A Nebulosa Borboleta, localizada a cerca de 3.400 anos-luz de distância na direção da constelação de Escorpião, é uma das nebulosas planetárias mais bem estudadas da nossa Galáxia. Esta espantosa nebulosa foi anteriormente fotografada pelo telescópio espacial Hubble. Agora, o Webb captou uma nova imagem desta nebulosa.

As nebulosas planetárias estão entre os objetos mais belos e mais elusivos do zoo cósmico. Estas nebulosas formam-se quando estrelas com massas entre 0,8 e 8 vezes a massa do Sol perdem a maior parte da sua massa no final das suas vidas. A fase de nebulosa planetária é efêmera, durando apenas cerca de 20.000 anos.

Ao contrário do que o nome indica, as nebulosas planetárias não têm nada a ver com planetas: a confusão de nomes começou há várias centenas de anos, quando os astrônomos referiram que estas nebulosas pareciam redondas, como os planetas. O nome pegou, apesar de muitas nebulosas planetárias não serem redondas de todo, e a Nebulosa Borboleta é um excelente exemplo das formas fantásticas que estas nebulosas podem assumir.

A NGC 6302 é uma nebulosa bipolar, o que significa que tem dois lóbulos que se estendem em direções opostas, formando as "asas" da borboleta. Uma banda escura de gás poeirento constitui o "corpo" da borboleta. Esta banda é na realidade um toro em forma de rosquinha que está sendo visto de lado, escondendo a estrela central da nebulosa, o núcleo antigo de uma estrela semelhante ao Sol que dá energia à nebulosa e a faz brilhar.

Esta nova imagem do Webb faz zoom até ao centro da Nebulosa Borboleta e até ao seu toro poeirento, proporcionando uma visão sem precedentes da sua complexa estrutura. A imagem utiliza dados do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, funcionando em modo de unidade de campo integral. Este modo combina uma câmara e um espectrógrafo para obter imagens em muitos comprimentos de onda diferentes simultaneamente, revelando como a aparência de um objeto muda com o comprimento de onda. As observações do Webb foram complementadas com dados do ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), uma poderosa rede de antenas de rádio. 

Os pesquisadores que analisaram estes dados do Webb identificaram cerca de 200 linhas espectrais, cada uma das quais contém informação sobre os átomos e as moléculas da nebulosa. Estas linhas revelam estruturas aninhadas e interligadas definidas por diferentes substâncias químicas. Foi identificada a posição da estrela central da Nebulosa Borboleta, que aquece uma nuvem de poeira anteriormente não detectada ao seu redor, fazendo com que esta brilhe intensamente nos comprimentos de onda do infravermelho médio a que o MIRI é sensível.

A localização da estrela central da nebulosa tem permanecido incerta até agora, porque a poeira que a envolve torna-a invisível em comprimentos de onda ópticos. As pesquisas anteriores para encontrar a estrela não tinham a combinação de sensibilidade infravermelha e resolução necessárias para detectar a nuvem de poeira quente que a obscurece. Com uma temperatura de 220.000 K, esta é uma das estrelas centrais mais quentes conhecidas numa nebulosa planetária da nossa Galáxia. Este motor estelar em chamas é responsável pelo brilho deslumbrante da nebulosa, mas o seu poder total pode ser canalizado pela densa banda de gás poeirento que a rodeia: o toro.

Os novos dados do Webb mostram que o toro é composto por silicatos cristalinos como o quartzo, bem como por grãos de poeira de forma irregular. Os grãos de poeira têm tamanhos da ordem de um milionésimo de metro. Fora do toro, a emissão de diferentes átomos e moléculas assume uma estrutura em várias camadas. Os íons que requerem a maior quantidade de energia para se formarem estão concentrados perto do centro, enquanto os que requerem menos energia encontram-se mais longe da estrela central.

O ferro e o níquel são particularmente interessantes, traçando um par de jatos que se projetam para fora da estrela em direções opostas. Curiosamente, a equipe também detectou luz emitida por moléculas à base de carbono conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, ou HAPs. Estas moléculas formam estruturas planas em forma de anel, muito parecidas com as formas de favo de mel encontradas nas colmeias. Na Terra, é frequente encontrarmos HAPs na fumaça de fogueiras, no escape dos automóveis ou em pão torrado queimado. Dada a localização dos HAPs, suspeita-se que estas moléculas se formam quando uma "bolha" de vento da estrela central irrompe no gás que a rodeia. Esta pode ser a primeira evidência da formação de HAPs numa nebulosa planetária rica em oxigênio, fornecendo um importante vislumbre dos detalhes da formação destas moléculas.

Os resultados foram publicados no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: ESA

A evolução de uma estrela moribunda durante mais de um século

Pela primeira vez, os cientistas seguiram diretamente a lenta transformação de uma estrela moribunda ao longo de mais de um século, revelando que está aquecendo mais depressa do que qualquer outra estrela típica alguma vez observada.

© Hubble (IC 418)

A imagem acima mostra a nebulosa planetária IC 418 em cores falsas, obtida pelo telescópio espacial Hubble em 1999.

A pesquisa rastreia 130 anos de mudanças na nebulosa planetária IC 418, uma concha brilhante de gás e poeira expelida por uma estrela moribunda a cerca de 4.000 anos-luz da Terra.

Reunindo observações que remontam a 1893, quando os astrônomos registaram pela primeira vez a nebulosa através de um telescópio, até aos dias de hoje, os cientistas descobriram que a característica luz verde da nebulosa, emitida pelos átomos de oxigênio, se tornou cerca de 2,5 vezes mais forte desde que os astrônomos vitorianos a estudaram pela primeira vez.

Esta mudança está sendo impulsionada pela subida da temperatura da estrela central, que aumentou cerca de 3.000° C desde 1893, ou seja, aproximadamente 1.000° C a cada 40 anos. Para comparação, o Sol aumentou o mesmo valor durante a sua formação, mas demorou 10 milhões de anos a fazê-lo.

No entanto, embora a estrela esteja aquecendo mais depressa, continua sendo mais lentamente do que os modelos mais recentes previam. Isto desafia as teorias atuais sobre a forma como as estrelas envelhecem e morrem, e pode forçar os astrônomos a repensar as massas das estrelas capazes de produzir carbono.

Uma nebulosa planetária assinala uma das fases finais da vida de uma estrela. À medida que o núcleo da estrela se torna instável, libera as suas camadas exteriores para o espaço. O núcleo remanescente aquece rapidamente, energizando o gás e a poeira circundantes para formar belas estruturas. No caso de IC 418, isto cria uma estrutura intrincada e rodopiante, que lhe valeu a alcunha de "Nebulosa do Espirógrafo". O nosso Sol terá o mesmo destino daqui a cerca de 5 bilhões de anos.

Ao passo que as nebulosas planetárias normalmente evoluem de forma lenta, os pesquisadores descobriram que IC 418 está evoluindo depressa o suficiente para ser seguida durante uma vida humana. Isto faz com que seja a transformação mais prolongada e rápida alguma vez registada numa nebulosa planetária, e possivelmente em qualquer estrela.

Os astrônomos verificaram, calibraram e combinaram os dados antes de os compararem com modelos detalhados de evolução estelar. Isto permitiu-lhes medir o ritmo de aquecimento da estrela, determinar a sua massa atual e até estimar a massa da estrela antes de começar a sua transformação.

As descobertas oferecem uma visão rara de como as nebulosas planetárias evoluem e sugerem que o céu noturno pode mudar muito mais depressa do que normalmente pensamos.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: The University of Manchester

Aonde está a Nebulosa Roseta?

Você consegue encontrar a Nebulosa Roseta?

© Toni Fabiani Méndez (Nebulosa Roseta)

A nebulosa vermelha com aparência de flor logo acima do centro da imagem pode parecer uma boa escolha, mas não é só isso. A famosa Nebulosa Roseta, designada como NGC 2237, também conhecido como Caldwell 49, está localizada no canto inferior direito, aqui colorida em azul e branco, e conectada às outras nebulosas por filamentos dourados. 

Como a imagem em destaque do campo da Nebulosa Roseta é tão ampla, e devido à sua exposição em vermelho profundo, ela parece conter outras flores. O centro da Nebulosa da Roseta é povoado pelas estrelas azuis brilhantes do aglomerado aberto NGC 2244, também conhecido como Caldwell 50, cujos ventos e luz energética estão evacuando o centro da nebulosa. 

A Nebulosa Roseta está a cerca de 5.000 anos-luz de distância e, sozinha, abrange cerca de três vezes o diâmetro de uma lua cheia. Esta região pode ser encontrada em direção à constelação do Unicórnio (Monoceros). 

A Nebulosa Roseta é uma grande região circular HII, que é uma nuvem de gás quente e ionizado, principalmente hidrogênio, onde ocorre a formação de estrelas. Estas regiões são conhecidas por sua intensa emissão de luz, especialmente na cor vermelha, devido à recombinação de elétrons com íons de hidrogênio.

Fonte: NASA

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