Webb captura fios de poeira ao redor de um disco de formação planetária

Para esta nova edição da Foto do Mês, o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA forneceu uma nova e fantástica imagem do IRAS 04302+2247, um disco de formação planetária localizado a cerca de 525 anos-luz de distância, em uma nuvem escura na região de formação estelar de Touro. Com o Webb, os pesquisadores podem estudar as propriedades e o crescimento dos grãos de poeira dentro de discos protoplanetários como este, esclarecendo os estágios iniciais da formação planetária.

 Visão de Webb do disco de formação planetária IRAS 04302+2247. Crédito: ESA/Webb, NASA & CSA, M. Villenave et al. 

Em berçários estelares por toda a galáxia, estrelas-bebês se formam em nuvens gigantes de gás frio. À medida que as estrelas jovens crescem, o gás ao seu redor se acumula em discos protoplanetários estreitos e empoeirados. Isso prepara o cenário para a formação de planetas, e observações de discos protoplanetários distantes podem ajudar os pesquisadores a entender o que aconteceu há aproximadamente 4,5 bilhões de anos em nosso próprio sistema solar, quando o Sol, a Terra e os outros planetas se formaram.

IRAS 04302+2247, ou IRAS 04302 para abreviar, é um belo exemplo de uma protoestrela — uma estrela jovem que ainda está acumulando massa de seu ambiente — cercada por um disco protoplanetário no qual planetas bebês podem estar se formando. Webb consegue medir o disco com 65 bilhões de km de diâmetro — várias vezes o diâmetro do nosso Sistema Solar.

Do ponto de vista de Webb, o disco de IRAS 04302 está orientado de lado, então o vemos como uma linha estreita e escura de gás empoeirado que bloqueia a luz da protoestrela em desenvolvimento em seu centro. Esse gás empoeirado é combustível para a formação de planetas, proporcionando um ambiente no qual planetas jovens podem se desenvolver e acumular massa.

Uma vista detalhada de IRAS 16594-4656 capturada pelo Telescópio Espacial James Webb. Uma região central brilhante é cortada ao meio por uma fina linha horizontal de poeira escura. Lóbulos simétricos de gás brilhante estendem-se acima e abaixo, com suaves tons de azul, roxo e laranja que se fundem com o espaço circundante. Crédito: ESA/Webb, NASA & CSA, M. Villenave et al.

Vistos de frente, os discos protoplanetários podem apresentar uma variedade de estruturas, como anéis, lacunas e espirais. Essas estruturas podem ser sinais de planetas bebês escavando o disco empoeirado ou podem indicar fenômenos não relacionados a planetas, como instabilidades gravitacionais ou regiões onde grãos de poeira ficam presos.

A vista lateral do disco de IRAS 04302 mostra, em vez disso, a estrutura vertical, incluindo a espessura do disco empoeirado. Grãos de poeira migram para o plano médio do disco, depositam-se ali e formam uma camada fina e densa que favorece a formação de planetas; a espessura do disco é uma medida da eficiência desse processo.

A densa faixa de gás empoeirado que percorre verticalmente esta imagem envolve IRAS 04302, bloqueando sua luz brilhante, de modo que Webb consegue visualizar com mais facilidade as delicadas estruturas ao seu redor. Como resultado, somos brindados com a visão de duas nebulosas translúcidas em cada lado do disco. São nebulosas de reflexão, iluminadas pela luz da protoestrela central refletida no material nebular. Dada a aparência das duas nebulosas de reflexão, IRAS 04302 recebeu o apelido de "Estrela Borboleta".

Esta imagem do IRAS 04302 apresenta observações da Câmera de Infravermelho Próximo (NIRCam) e do Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Webb, combinadas com dados ópticos do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Juntas, essas poderosas instalações pintam um fascinante retrato em múltiplos comprimentos de onda de um local de nascimento planetário.

Webb revela a distribuição de pequenos grãos de poeira, bem como o reflexo da luz infravermelha próxima do material empoeirado que se estende por uma grande distância do disco, enquanto Hubble foca na faixa de poeira, bem como em aglomerados e listras ao redor da poeira, o que sugere que a estrela ainda está coletando massa de seus arredores, bem como emitindo jatos e fluxos.

As observações Webb de IRAS 04302 foram feitas como parte do programa Webb GO nº 2562 (PI F. Ménard, K. Stapelfeldt). Este programa investiga quatro discos protoplanetários orientados de lado do nosso ponto de vista, com o objetivo de compreender como a poeira evolui dentro desses discos. Acredita-se que o crescimento de grãos de poeira em discos protoplanetários seja um passo importante para a formação de planetas.

Phys.org