Como a Nebulosa da Borboleta obteve suas asas? É complicado
As nebulosas planetárias se formam quando estrelas gigantes vermelhas expelem suas camadas mais externas à medida que ficam sem combustível de hélio – tornando-se estrelas anãs brancas densas e quentes que têm aproximadamente o tamanho da Terra. O material que foi derramado, enriquecido em carbono, forma padrões deslumbrantes à medida que é soprado suavemente no meio interestelar.
Uma reprodução de cores de NGC 6302, a
Nebulosa da Borboleta, criada a partir de exposições em preto e branco feitas
pelo Telescópio Espacial Hubble em 2019 e 2020. Nas regiões de cor violeta,
fortes ventos estelares estão remodelando ativamente as asas nebulares nos
últimos 900 anos. As outras características variam em idade de 1200 a 2300
anos. Crédito: Bruce Balick/Universidade de Washington/Joel Kastner/Paula Baez
Moraga/Rochester Institute of Technology/Space Telescope Science Institute
A
maioria das nebulosas planetárias é aproximadamente circular, mas algumas têm
uma forma de ampulheta ou de asa, como a apropriadamente chamada de “Nebulosa
da Borboleta”. Essas formas são provavelmente formadas pelo puxão gravitacional
de uma segunda estrela orbitando a estrela “mãe” da nebulosa, fazendo com que o
material se expanda em um par de lóbulos nebulares, ou “asas”. Como um balão em
expansão, as asas crescem com o tempo sem alterar sua forma original.
No
entanto, novas pesquisas mostram que algo está errado na Nebulosa da Borboleta.
Quando uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Washington
comparou duas exposições da Nebulosa da Borboleta feitas pelo Telescópio
Espacial Hubble em 2009 e 2020, eles viram mudanças dramáticas no material dentro
das asas.
Como
relatarão em 12 de janeiro na 241ª reunião da American Astronomical Society em
Seattle, ventos fortes estão provocando alterações complexas de material dentro
das asas da nebulosa. Eles querem entender como tal atividade é possível a
partir do que deveria ser uma “estrela crepitante, em grande parte moribunda,
sem combustível restante”.
“A
Nebulosa da Borboleta é extrema pela massa, velocidade e complexidade de suas
ejeções de sua estrela central, cuja temperatura é mais de 200 vezes mais quente
que o Sol, mas é apenas um pouco maior que a Terra”, disse o líder da equipe
Bruce Balick, um pesquisador da UW professor emérito de astronomia. “Tenho
comparado imagens do Hubble há anos e nunca vi nada parecido.”
A
equipe comparou imagens de alta qualidade do Hubble tiradas com 11 anos de
intervalo para mapear as velocidades e os padrões de crescimento das
características dentro das asas da nebulosa. A maior parte da análise foi
realizada por Lars Borchert, aluno de pós-graduação da Universidade de Aarhus,
na Dinamarca, que participou deste estudo como aluno de graduação da UW.
Mudanças estruturais dentro da Nebulosa da Borboleta entre 2009 e 2020. Várias características mudaram das regiões pretas para as brancas durante o intervalo de 11 anos. A imagem revela os padrões de crescimento surpreendentemente complexos causados por múltiplas ejeções da estrela central invisível da nebulosa nos últimos dois milênios. Crédito: Lars Borchert e Bruce Balick/Universidade de Washington
Borchert
descobriu cerca de meia dúzia de “jatos” – começando há cerca de 2.300 anos e
terminando há 900 anos – empurrando material para fora em uma série de fluxos
assimétricos. O material nas porções externas da nebulosa está se movendo
rapidamente, a cerca de 500 milhas por segundo, enquanto o material mais
próximo da estrela central oculta está se expandindo muito mais lentamente, a
cerca de um décimo dessa velocidade.
Os
caminhos dos jatos se cruzam, formando estruturas “confusas” e padrões de
crescimento dentro das asas. A estrutura interior multipolar e em rápida
mudança da nebulosa não é fácil de explicar usando os modelos existentes de
como as nebulosas planetárias se formam e evoluem, de acordo com Balick. A
estrela no centro da nebulosa, que está escondida por poeira e detritos, pode
ter se fundido com uma estrela companheira ou extraído material de uma estrela
próxima, criando campos magnéticos complexos e gerando os jatos.
“Neste
ponto, tudo isso são apenas hipóteses”, disse Balick. “O que isso nos mostra é
que não entendemos completamente toda a gama de processos de modelagem em ação
quando as nebulosas planetárias se formam. O próximo passo é obter imagens do
centro nebular usando o Telescópio Espacial James Webb, já que a luz
infravermelha da estrela pode penetrar pela poeira.”
Estrelas
como o nosso sol se transformarão em gigantes vermelhas e formarão nebulosas
planetárias algum dia, expelindo carbono e outros elementos relativamente
pesados no meio interestelar para formar sistemas estelares e planetas no
futuro distante.
Esta
nova pesquisa e outras análises de “lapso de tempo” de nebulosas planetárias
podem ajudar a ilustrar não apenas como os materiais para os sistemas estelares
de amanhã tomarão forma, mas também como os blocos de construção de nosso
próprio oásis foram produzidos e reuniram bilhões de anos atrás.
“É
uma história de criação que está acontecendo repetidamente em nosso universo”,
disse Balick. “Os processos de modelagem fornecem informações importantes sobre
a história e os impactos da atividade estelar.”
Outros membros da equipe são Joel Kastner, do Instituto de Tecnologia de Rochester, e Adam Frank, da Universidade de Rochester.
Fonte: phys.org
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