Hubble Faz Imagens Impressionantes E Reveladoras de Duas Nebulosas Planetárias

Enquanto o motor de fusão está funcionando, a maior parte das estrelas vivem de forma tranquila por centenas de milhões, e bilhões de anos. Mas perto do fim de suas vidas, elas podem se transformar em algo bem caótico, expelindo conchas e jatos de gás. Os astrônomos utilizaram toda a capacidade de imageamento do Hubble para dissecar o que acontece em duas nebulosas planetárias próximas, para tentar entender todo o movimento caótico no final da vida das estrelas. A NGC 6303 é chamada de Nebulosa da Borboleta pois possui uma aparência que lembra asas abertas de uma borboleta. E a outra nebulosa planetária estudada foi a NGC 7027.

Os pesquisadores encontraram um nível de complexidade impressionante e rápidas mudanças nos jatos e nas bolhas de gás sendo expelidas das estrelas localizadas no centro de ambas as nebulosas. O Hubble permitiu que os pesquisadores pudessem convergir para um entendimento do mecanismo que funciona por trás de todo o caos observado.

“Quando eu olhei nos arquivos do Hubble e percebi que ninguém observado essas nebulosas com a Wide Filed Camera 3 do Hubble, por todo o espectro disponível pelo telescópio espacial, eu fiquei chocado”, disse Joel Kastner, do Rochester Institute of Technology, em Rochester, New York, líder do estudo. “Essas novas observações do Hubble feitas em múltiplos comprimentos de onda fornecem a visão mais compreensiva até o momento dessas duas nebulosas espetaculares. Enquanto eu fazia o download das imagens, eu me senti como uma criança numa loja de doces”.

Examinando esse par de nebulosas com toda a capacidade pancromática do Hubble, fazendo observações no ultravioleta próximo até o infravermelho próximo, os astrônomos tiveram alguns momentos de surpresa. Em particular, as novas imagens do Hubble revelaram detalhes vívidos  de como ambas as nebulosas estão se dividindo em escalas de tempo extremamente curtas, permitindo que os astrônomos vejam as mudanças que ocorreram nas últimas décadas. Algumas dessas rápidas mudanças podem ser evidência indireta de uma estrela se fundindo com uma estrela companheira.

“A nebulosa NGC 7027 mostra emissão em diferentes comprimentos de onda, cada um destacando não somente um elemento químico específico na nebulosa, mas também, mudanças significantes que estão acontecendo na sua estrutura”, disse Kastner. Os pesquisadores também observaram a Nebulosa da Borboleta. Ambas estão entre as nebulosas planetárias mais sujas conhecidas e ambas contêm também uma grande massa incomum de gás pois são nebulosas planetárias recém-formadas. Isso faz dessas nebulosas planetárias exemplos interessantes para serem estudados em paralelo.

As imagens de múltiplos comprimentos de onda do Hubble, feitas de cada uma das nebulosas estão ajudando os pesquisadores a traçarem a história das ondas de choques de cada uma delas. Essas ondas de choque normalmente são geradas quando o vento estelar rápido e fresco varre o gás em expansão mais lento ejetado pela estrela num passado recente, isso gera cavidades parecidas com bolhas com paredes muito bem definidas.

Os pesquisadores suspeitam que no coração de ambas as nebulosas, estão, ou estavam duas estrelas, uma orbitando a outra. Evidências para essa dupla dinâmica central surgem das formas bizarras dessas nebulosas. Cada uma delas têm uma cintura apertada e empoeirada e lóbulos polares ou fluxos, com padrões simétricos mais complexos.

Uma teoria para a geração dessas estruturas nas nebulosas planetárias é que a perda de massa ocorre com uma das estrelas do sistema binário. As duas estrelas orbitam entre si, perto o suficiente para elas eventualmente sofrerem uma interação, produzindo um disco de gás ao redor de uma ou de ambas as estrelas. O disco é a fonte do material que flui em direções opostas a partir da estrela central.

De modo similar, a estrela menor do par pode se fundir com a sua companheira maior. Isso também pode criar jatos de material que podem bambolear com o passar do tempo. Isso cria um padrão simétrico, talvez como aquele que dá à NGC 6302 o seu apelido de borboleta. Esses fluxos são características normalmente observadas em nebulosas planetárias.

“As estrelas companheiras na NGC 6302 e na NGC 7027 não têm sido detectadas diretamente pois ou elas estão muito próximas, ou talvez pelo fato delas já terem sido engolidas, por uma estrela gigante vermelha maior, um tipo de estrela que é de centenas a milhares de vezes maior e mais brilhante que o Sol”, disse Bruce Balick da University of Washington em Seatle. “A hipótese da fusão das estrelas parece ser a melhor e a mais simples para explicar as feições observadas nas nebulosas planetárias simétricas e mais ativas. Esse é um poderoso conceito unificador, até o momento sem um rival”.

Imagine um sistema de irrigação de jardim, girando e criando um fluxo em forma de S. Num primeiro momento parece que está tudo caótico, mas se você parar um pouco e olhar com calma vai ver existe um padrão. Esse mesmo padrão em S está presente na Nebulosa da Borboleta, exceto que nesse caso não é água no ar, mas sim, gás sendo soprado a alta velocidade pela estrela. E o “S” somente aparece quando a nebulosa é registrada pelo Hubble que consegue registrar as emissões no infravermelho próximo dos átomos de ferro ionizados.

“A forma de S na emissão do ferro da Nebulosa da Borboleta é uma verdadeira surpresa”, disse Kastner. A forma de S diretamente traça as ejeções mais recentes provenientes da região central, já que as colisões dentro da nebulosa são particularmente violentas nessas regiões específicas da NGC 6302. “Essa emissão de ferro é um traçador sensível das colisões energéticas entre os ventos estelares mais lentos e os mais rápidos provenientes das estrelas”, explicou Balick. “Isso é normalmente observado em remanescentes de supernovas e em núcleos ativos de galáxias, além de jatos gerados por estrelas recém-nascidas, mas é bem raro ver isso em nebulosas planetárias”.

“O fato das emissões de ferro aparecer ao longo dessas direções opostas a partir do centro implica que a fonte dos fluxos está bamboleando com o tempo. Esse é outro sinal da presença de um disco que direciona o fluxo e também de uma companheira binária”.

A nebulosa planetária NGC 7027 tem perdido sua massa de forma vagarosa numa simetria esférica ou talvez com um padrão espiral por séculos, até recentemente. “Em alguns aspectos, as mudanças dentro dessa nebulosa, são mais dramáticas do que as que acontecem dentro da Borboleta”, disse Kastner.

“Algo recentemente, deu errado no centro da nebulosa, produzindo um novo padrão de trevo, com bolhas de material, sendo atiradas em direções específicas”.

As novas imagens da NGC 7027 mostram emissões do ferro ionizado que lembram as observações feitas pelo Observatório de Raios-X Chandra da NASA em 2000 e 2014, como parte de uma pesquisa anterior. As emissões de ferro traçam fluxos orientados de sudeste para noroeste que também produz emissões de raios-X que foram registradas pelo Chandra. “Existe a grande suspeita que essa nebulosa é um grande exemplo do que acontece quando uma estrela gigante vermelha abruptamente engole sua companheira”, disse Montez Jr.

Fonte:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-provides-holistic-view-of-stars-gone-haywire

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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