A primeira detecção desse tipo feita na impressionante nova imagem do Webb

Alinhamento de jatos bipolares confirma teorias de formação estelar 

Pela primeira vez, um fenômeno que os astrônomos há muito esperavam obter imagens diretas foi capturado pela Câmera Near-InfraRed (NIRCam) do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA. Nesta imagem impressionante da Nebulosa de Serpens, a descoberta situa-se na zona norte desta jovem região de formação estelar próxima. 

Nebulosa de Serpens (imagem NIRCam) Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Laboratório de Propulsão a Jato da NASA), J. Green (Instituto de Ciências do Telescópio Espacial) 

Os astrónomos descobriram um grupo intrigante de fluxos protoestelares, formados quando jatos de gás expelidos de estrelas recém-nascidas colidem com gás e poeira próximos a altas velocidades. Normalmente, esses objetos têm uma variedade de orientações dentro de uma região. Aqui, porém, eles estão todos inclinados na mesma direção, no mesmo grau, como granizo caindo durante uma tempestade.

A descoberta destes objetos alinhados, tornada possível apenas pela excelente resolução espacial e sensibilidade de Webb em comprimentos de onda do infravermelho próximo, está a fornecer informações sobre os fundamentos de como as estrelas nascem.

Então, como o alinhamento dos jatos estelares se relaciona com a rotação da estrela? À medida que uma nuvem de gás interestelar colapsa sobre si mesma para formar uma estrela, ela gira mais rapidamente. A única maneira de o gás continuar se movendo para dentro é remover parte do spin (conhecido como momento angular).

Um disco de material se forma ao redor da jovem estrela para transportar material para baixo, como um redemoinho em torno de um ralo. Os campos magnéticos rodopiantes no disco interno lançam parte do material em jatos gêmeos que disparam para fora em direções opostas, perpendiculares ao disco de material.

Na imagem do Webb, esses jatos são identificados por listras vermelhas brilhantes, que são ondas de choque causadas quando o jato atinge o gás e a poeira circundantes. Aqui, a cor vermelha indica a presença de hidrogênio molecular e monóxido de carbono. Webb pode obter imagens destas estrelas extremamente jovens e dos seus fluxos, que anteriormente estavam obstruídos em comprimentos de onda ópticos.

Os astrónomos dizem que existem algumas forças que podem potencialmente mudar a direção dos fluxos durante este período da vida de uma estrela jovem. Uma maneira é quando as estrelas binárias giram em torno umas das outras e oscilam em orientação, distorcendo a direção dos fluxos ao longo do tempo.

Estrelas da Nebulosa Serpens

A Nebulosa de Serpens tem apenas um ou dois milhões de anos, o que é muito jovem em termos cósmicos. É também o lar de um aglomerado particularmente denso de estrelas recém-formadas (com cerca de 100.000 anos de idade) no centro desta imagem, algumas das quais acabarão por crescer até atingir a massa do nosso Sol. 

Serpens é uma nebulosa de reflexão, o que significa que é uma nuvem de gás e poeira que não cria sua própria luz, mas brilha refletindo a luz de estrelas próximas ou dentro da nebulosa.

Assim, em toda a região nesta imagem, filamentos e tufos de diferentes tonalidades representam a luz estelar refletida de protoestrelas ainda em formação dentro da nuvem. Em algumas áreas há poeira na frente desse reflexo, que aqui aparece em um tom alaranjado e difuso.

Esta região tem sido o lar de outras descobertas coincidentes, incluindo a oscilante 'Bat Shadow' , que ganhou o seu nome quando dados de 2020 do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA revelaram que ela oscilava ou mudava. Este recurso é visível no centro da imagem Webb.

Estudos futuros

A imagem impressionante e a descoberta fortuita dos objetos alinhados são, na verdade, apenas o primeiro passo neste programa científico. A equipe agora usará o NIRSpec ( Near-InfraRed Spectrograph ) de Webb para investigar a composição química da nuvem.

Os astrônomos estão interessados ​​em determinar como os produtos químicos voláteis sobrevivem à formação de estrelas e planetas. Voláteis são compostos que sublimam, ou fazem a transição de um sólido diretamente para um gás, a uma temperatura relativamente baixa – incluindo água e monóxido de carbono. Eles então compararão suas descobertas com as quantidades encontradas em discos protoplanetários de estrelas de tipos semelhantes.

Estas observações foram feitas como parte do programa Webb General Observer  1611 (PI: K. Pontoppidan). Os resultados iniciais da equipe foram publicados no Astrophysical Journal .

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