O Telescópio Espacial James Webb desbloqueou outra conquista. Desta vez, o telescópio dinâmico espreitou o coração de uma região de formação estelar próxima e captou imagens de algo que os astrónomos ansiavam ver: jactos bipolares alinhados.

O tempo de observação do JWST está em alta demanda e, quando chegou a vez de um grupo de pesquisadores, eles apontaram o telescópio infravermelho para a Nebulosa de Serpens. É uma região jovem e próxima de formação de estrelas, conhecida por ser o lar do famoso Pilares da Criação. (O Telescópio Espacial Hubble tornou os pilares famosos, e o JWST seguiu com seu própria imagem impressionante.)

Mas estes investigadores não se concentraram nos Pilares. Sendo uma região de formação estelar próxima, a Nebulosa de Serpens é um laboratório natural para estudar como as estrelas se formam e para tentar responder a algumas questões pendentes sobre o processo. O JWST foi entregue.

Uma equipe de astrônomos dos EUA, Índia e Taiwan examinou a região e publicou seus resultados em um artigo intitulado “Por que (quase) todos os fluxos protoestelares estão alinhados em Serpens Main?” O autor principal é Joel Green, do Space Science Telescope Institute.

As estrelas se formam quando Nuvens Moleculares Gigantes do colapso do hidrogênio. Eles começam como protoestrelas, objetos que ainda não iniciaram a fusão e ainda estão adquirindo massa. À medida que crescem, o gás da nuvem se reúne em um anel de acreção giratório ao redor da estrela. À medida que se move, o gás aquece e emite luz.

À medida que a nuvem entra em colapso e se transforma numa protoestrela, parte da energia é convertida em momento angular e a jovem estrela gira. Para que a jovem estrela continue a adquirir massa, parte do spin precisa ser removida. Isso acontece quando o disco de acreção em turbilhão emite parte do gás dos jatos bipolares, também chamados de fluxos protoestelares. Fazem parte da forma como as estrelas se regulam à medida que crescem e vêm dos pólos da jovem estrela, perpendiculares à rotação. Os campos magnéticos ao redor da estrela expulsam os jatos dos pólos.

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A ilustração deste artista mostra uma jovem protoestrela e seus jatos protoestelares.  Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/R.  Ferido (SSC)
A ilustração deste artista mostra uma jovem protoestrela e seus jatos protoestelares. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech/R. Ferido (SSC)
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Mas há muito mais detalhes no processo e algumas questões pendentes. As estrelas não se formam isoladamente; eles geralmente se formam em aglomerados ou grupos, e há campos magnéticos entrelaçados em ação. A apenas 1.300 anos-luz de distância, a Nebulosa de Serpens é um bom lugar para tentar espionar alguns desses detalhes. Até o surgimento do JWST, os detalhes estavam ocultos até mesmo dos nossos telescópios mais poderosos, e os astrofísicos tiveram que teorizar sobre o que podiam observar.

“Pensa-se que a formação de estrelas é parcialmente regulada por campos magnéticos com escalas de coerência de alguns parsecs – menores que as Nuvens Moleculares Gigantes, mas maiores que as protoestrelas individuais”, escrevem os autores no seu artigo. “Os campos magnéticos provavelmente desempenham um papel fundamental no colapso dos núcleos das nuvens distribuídos em estruturas alongadas chamadas filamentos.”

Os núcleos das nuvens são os precursores dos aglomerados de estrelas, e os filamentos são filamentos de gás dentro de nuvens moleculares gigantes. Os núcleos das nuvens agrupam-se ao longo desses filamentos onde a densidade do gás é maior. Muito do que se passa dentro destes ambientes está envolto em gás e poeira, por isso as teorias foram baseadas no que os astrónomos conseguiram observar antes do JWST.

“Embora a teoria muitas vezes assuma o alinhamento idealizado de discos protoestelares, núcleos e campos magnéticos associados, o feedback pode levar ao desalinhamento nas menores escalas (1000 ua) à medida que a protoestrela evolui”, escrevem os autores. Para compreender o que acontece quando as protoestrelas se formam nestes ambientes, os astrofísicos queriam saber se o momento angular num grupo de estrelas que se formam em conjunto se correlaciona entre si e com o campo magnético do filamento em que se formam.

A chave para compreender isto são os jatos protoestelares que vêm de protoestrelas jovens, uma vez que a sua direção é governada por campos magnéticos. Os fluxos protoestelares são uma assinatura de estrelas jovens, ainda em formação, e quando esses fluxos colidem com o gás circundante, criam “estruturas impressionantes de gás ionizado, atômico e molecular chocado”, escrevem os autores.

“Como os jatos provavelmente estão acelerados e colimado por uma rotação rápida poloidal campo magnético no sistema estrela-disco interno, eles emergem ao longo do eixo de rotação estelar e, assim, traçam o vetor momento angular da própria estrela”, explicam os autores.

Isso nos leva ao significado da nova imagem JWST da Nebulosa de Serpens. Os pesquisadores encontraram um grupo de jovens protoestrelas na Nebulosa de Serpens com jatos alinhados. Estas estrelas têm apenas cerca de 100.000 anos de idade, o que as torna alvos de observação desejáveis ​​no esforço para compreender a formação estelar.

Esta imagem do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA mostra uma parte da Nebulosa de Serpens, onde os astrónomos descobriram um agrupamento de fluxos protoestelares alinhados.  Esses jatos são representados por listras brilhantes e irregulares que parecem vermelhas, que são ondas de choque do jato que atinge o gás e a poeira circundantes.  Aqui, a cor vermelha representa a presença de hidrogênio molecular e monóxido de carbono.  Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA), J. Green (Space Telescope Science Institute)
Esta imagem do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA mostra uma parte da Nebulosa de Serpens, onde os astrónomos descobriram um agrupamento de fluxos protoestelares alinhados. Esses jatos são representados por listras brilhantes e irregulares que parecem vermelhas, que são ondas de choque do jato que atinge o gás e a poeira circundantes. Aqui, a cor vermelha representa a presença de hidrogênio molecular e monóxido de carbono. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA), J. Green (Space Telescope Science Institute)
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Os jatos em um grupo de protoestrelas jovens geralmente estão desalinhados. Pesquisas anteriores, incluindo pesquisas baseadas em imagens do JWST, encontraram apenas jatos desalinhados entre grupos de estrelas nos mesmos aglomerados e nuvens. Muitas coisas podem desalinhar os jatos em estrelas associadas, mas a questão pendente é se as estrelas que se formam juntas começam com o mesmo alinhamento de campo magnético.

Webb encontrou algo diferente na Nebulosa Serpens. O telescópio encontrou um grupo de 12 protoestrelas cujos jatos estão alinhados com o campo magnético do filamento em que se formaram.

“Os eixos dos 12 fluxos na região NW são inconsistentes com as orientações aleatórias e se alinham com a direção do filamento de NW para SE”, escrevem os pesquisadores em seu artigo. Dizem que a probabilidade de isso acontecer aleatoriamente é extremamente baixa. “Estimamos <0,005% de probabilidade dos alinhamentos observados se amostrados a partir de uma distribuição uniforme no ângulo de posição”, escrevem eles.

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As estrelas ao longo do filamento na região noroeste estão alinhadas, mas as estrelas ao longo de outros filamentos em outras regiões de Serpens não estão alinhadas.

“Parece que a formação estelar ocorreu ao longo de um filamento confinado magneticamente que definiu a rotação inicial para a maioria das protoestrelas”, escrevem os autores na sua conclusão. “Nossa hipótese é que na região NW, que pode ser mais jovem, o alinhamento é preservado, enquanto os eixos de rotação tiveram tempo de precessar ou dissociar-se por meio de interações dinâmicas na região SE.”

O JWST precisou apenas de duas imagens NIRCam da Nebulosa de Serpens para responder a uma questão fundamental para a formação de estrelas. Seu trabalho não terminará aqui.

“Prevemos estudos mais detalhados de filamentos de formação de estrelas com o JWST no futuro”, concluem os autores.

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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.