Os astrônomos criaram um modelo tridimensional detalhado da nuvem de detritos de expansão produzidos na explosão de uma estrela moribunda. O modelo pode ser reproduzido em casa por qualquer um com uma impressora 3D. A equipe relatou suas descobertas num artigo publicado na revista Monthly Notices of the Astronomical Societey (que pode ser encontrado no final do post).
Em meados do século 19, o sistema binário massivo eta Carinae (? Car), passou por uma erupção que ejetou mais de 10 massas solares de detritos e brevemente fez com que ela se transformasse na segunda estrela mais brilhante no céu. Os pesquisadores usaram extensas novas observações para criar um modelo tridimensional detalhado da nuvem de expansão dos detritos.
“Nossa modelo indica que essa vasta concha de gás e poeira tem uma origem mais complexa do que é assumido geralmente”, disse Thomas Madura, do Goddard Space Flight Center da NASA um membro da equipe. “Pela primeira vez, nós observamos evidências que sugerem que as intensas interações entre as estrelas na binária central tiveram um papel significante em esculpir a nebulosa que nós observamos hoje”.
A Eta Carinae, localiza-se a cerca de 7500 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação do sul de Carina e é um dos sistemas binários mais massivos que os astrônomos podem estudar em detalhe. A menor estrela tem cerca de 30 vezes a massa do Sol e pode ser milhões de vezes mais luminosa. A estrela primária contém cerca de 90 massas solares e emite 5 milhões de vezes mais energia que o Sol. Ambas as estrelas estão destinadas a terminarem suas vidas em explosões espetaculares de supernovas.
Entre 1838 e 1945, a Eta Carinae passou por um período de variabilidade incomum durante um período ela brilhou mais do que Canopus, normalmente a segunda estrela mais brilhante do céu. Como parte desse evento, que os astrônomos chamam de a Grande Erupção, a concha gasosa contendo no mínimo 10 e talvez 40 vezes a massa do Sol foi expelida para o espaço. Esse material formou uma nuvem de lobos gêmeos preenchidos de poeira e conhecida pelos astrônomos como Nebulosa do Homuculus, que tem agora cerca de um ano-luz de comprimento e continua a se expandir a uma velocidade de 2.1 milhões de quilômetros por hora.
Usando o Very Large Telescope do ESO e o seu espectrógrafo X-Shooter, por mais de duas noites em Março de 2012, a equipe observou a nebulosa nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, do visível e ultravioleta, em 92 áreas separadas, fazendo assim o mapa mais completo até o momento. Os pesquisadores usaram a informação espacial e de velocidade fornecida por esses dados para criar o primeiro modelo de alta resolução tridimensional da Nebulosa do Homuculus.
O modelo foi desenvolvido usando somente uma única linha de emissão da luz no infravermelho próximo emitida pelo gás hidrogênio molecular. A característica da luz em 2.12 mícron desvia no comprimento de onda levemente dependendo da velocidade e da direção do gás em expansão, permitindo assim que a equipe pudesse pesquisar até mesmo a poeira obscurecida nas porções da Nebulosa do Homoculus que não está voltada para a Terra.
“Nosso próximo passo foi processar todos os dados usando um software de modelagem 3D que eu desenvolvi em colaboração com Nico Koning da Universidade de Calgary no Canadá. O programa é simplesmente chamado de Shape e ele analisa e modela os movimentos tridimensionais e a estrutura das nebulosas de maneira que se pode comparar diretamente com as observações”, disse Wolfang Steffen, da National Autonomous University do México e o principal autor do artigo.
O novo modelo confirma algumas feições identificadas pelos estudos prévios, incluindo os pronunciados buracos localizados na parte final de cada lobo e ausência de qualquer emissão de hidrogênio molecular da saia de poeira aparente na luz visível perto do centro da nebulosa. As novas feições incluem curiosas protuberâncias em forma de braços emanando de cada um dos lobos perto da saia de poeira, vastas e profundas trincheiras curvando ao longo de cada lobo, e feições irregulares no lado que é voltado para longe da Terra.
“Uma das questões nós estamos preparados para responder com esse estudo é se a Nebulosa do Homunculus contém impressões da natureza binária da estrela, desde que os esforços prévios para explicar sua forma assumiram que ambos os lobos eram mais ou menos idênticos e simétricos ao redor de seu eixo maior”, explicou Jose Groh, membro da equipe da University of Geneva. “As novas feições sugerem fortemente que as interações entre as estrelas da Eta Carinae ajudaram a moldar a Nebulosa do Homunculus”.
A cada 5.5 anos, quando suas órbitas as levam para suas aproximações maiores, as imensas e brilhantes estrelas eta Carinae ficam separadas de uma distância equivalente à distância que separa Marte do Sol. Ambas as estrelas possuem poderosos fluxos gasosos chamados de ventos estelares, que interagem mais dramaticamente durante a maior aproximação. O vento mais veloz da estrela menor então cava um túnel através do vento mais denso de sua companheira. O ângulo de abertura da cavidade criada se aproxima muito da extensão das trincheiras (130 graus) e do ângulo entre as protuberâncias em forma de braços (110 graus). Isso indica que a forma da nebulosa provavelmente continua a carregar uma impressão da grande aproximação do sistema binário ocorrida durante a Grande Erupção.
Uma vez que os pesquisadores desenvolveram seu modelo da Homunculus, eles levaram as coisas um passa para frente. Eles converteram o modelo num formado que pode ser usado por impressoras 3D.
“Agora, qualquer um com acesso a uma impressora 3D pode produzir sua própria versão desse incrível objeto”, disse Theodore Gull, que também é do Goddard e é coautor do artigo. “Enquanto modelos impressos 3D se tornarão uma ótima ferramenta de visualização para qualquer um interessado em astronomia, eu os vejo como sendo particularmente valiosos para os cegos, que agora serão capazes de comparar imagens astronômicas com representações cientificamente precisas de coisas reais”.
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