Webb observa imenso jato estelar nos arredores da nossa Via Láctea

Bem na borda da nossa galáxia, a Via Láctea, uma jovem estrela ainda em formação está enviando um anúncio de nascimento ao Universo na forma de fogos de artifício comemorativos. Esses jatos gêmeos efervescentes de gases quentes percorrem 8 anos-luz – o dobro da distância entre o nosso Sol e o sistema estelar mais próximo.

Gases superaquecidos que caem sobre a estrela massiva são lançados de volta ao espaço ao longo do eixo de rotação da estrela, e poderosos campos magnéticos confinam os jatos a feixes estreitos. O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA testemunhou o espetáculo em luz infravermelha. Os jatos estão se aprofundando na poeira e no gás interestelar, criando detalhes fascinantes capturados apenas pelo Webb. 

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA captou recentemente um jato estelar extremamente grande na periferia da nossa Galáxia, a Via Láctea, no protoenxame Sh2-284. Este objeto de Herbig-Haro (HH), jatos de plasma disparados por estrelas recém-formadas, tem 8 anos-luz de diâmetro. Isto é cerca do dobro da distância do nosso Sol ao seu sistema estelar vizinho mais próximo, Alpha Centauri.A sua deteção fornece evidências de que os jatos HH escalam com a massa das suas estrelas progenitoras - quanto mais massivo for o motor estelar que impulsiona o plasma, maior será o jato resultante. Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Y. Cheng (NAOJ), J. DePasquale (STScI)

Um maçarico de gases ferventes em erupção de uma estrela monstruosa em crescimento vulcânico foi capturado pelo telescópio Webb. Com uma extensão de 8 anos-luz, a erupção estelar é aproximadamente o dobro da distância entre o nosso Sol e o sistema Alpha Centauri, que fica próximo a nós. O tamanho e a força desse jato estelar em particular, conhecido como Sharpless 2-284 (abreviado como Sh2-284), o qualificam como raro, afirmam os pesquisadores.

O fluxo se espalha pelo espaço a centenas de milhares de quilômetros por hora. A protoestrela central, com massa equivalente a dez vezes a massa do nosso Sol, está localizada a 15.000 anos-luz de distância, nos confins da nossa galáxia.

A descoberta de Webb foi uma coincidência. "Não sabíamos realmente que existia uma estrela massiva com esse tipo de superjato antes da observação. Um fluxo tão espetacular de hidrogênio molecular de uma estrela massiva é raro em outras regiões da nossa galáxia", disse o autor principal, Yu Cheng, do Observatório Astronômico Nacional do Japão.

Esta classe única de fogos de artifício estelares, chamados objetos Herbig-Haro (HH), são jatos de plasma altamente colimados que saem de estrelas recém-formadas. Esses jatos são um espetacular "anúncio do nascimento" de uma estrela para o Universo. Parte do gás que cai e se acumula ao redor da estrela central é expelido ao longo do eixo de rotação da estrela, provavelmente sob a influência de campos magnéticos.

Hoje, mais de 300 objetos HH foram observados, mas principalmente de estrelas de baixa massa. Esses jatos fusiformes oferecem pistas sobre a natureza das estrelas recém-formadas. A energética, a estreiteza e as escalas de tempo evolutivas dos objetos HH servem para restringir os modelos do ambiente e das propriedades físicas do jovem objeto estelar que alimenta o fluxo.

“Fiquei realmente surpreso com a ordem, simetria e tamanho do jato quando o observamos pela primeira vez ”, disse o coautor Jonathan Tan, da Universidade da Virgínia em Charlottesville e da Universidade de Tecnologia Chalmers em Gotemburgo, Suécia.

Sua detecção oferece evidências de que os jatos HH devem aumentar de escala com a massa da estrela que os alimenta. Quanto maior a massa do motor estelar que impulsiona o plasma, maior o tamanho do jato.

A estrutura filamentosa detalhada do jato, capturada pela resolução nítida do Webb em luz infravermelha, é uma evidência de que o jato está se deslocando em direção à poeira e ao gás interestelar. Isso cria nós separados, choques de proa e cadeias lineares.

As pontas do jato, dispostas em direções opostas, encapsulam a história da formação da estrela. "Originalmente, o material estava próximo ao interior da estrela, mas ao longo de 100.000 anos as pontas se propagaram para fora, e então o material por trás é um fluxo mais jovem ", disse Tan.

Fora da curva

A quase o dobro da distância do centro galáctico em relação ao nosso Sol, o protoaglomerado hospedeiro que abriga o jato voraz fica na periferia da nossa galáxia, a Via Láctea.

Dentro do aglomerado, algumas centenas de estrelas ainda estão se formando. Estar no interior galáctico significa que as estrelas são deficientes em elementos mais pesados ​​além de hidrogênio e hélio. Isso é medido como metalicidade, que aumenta gradualmente ao longo do tempo cósmico à medida que cada geração estelar expele produtos finais da fusão nuclear através de ventos e supernovas. A baixa metalicidade de Sh2-284 é um reflexo de sua natureza relativamente imaculada, tornando-a um análogo local para os ambientes do universo primitivo que também eram deficientes em elementos mais pesados.

"Os dados extraordinários do Webb também nos mostraram que relativamente mais estrelas parecem se formar em massas menores em Sh2-284 do que em aglomerados mais próximos e ricos em metais", disse o coautor Morten Andersen, do Observatório Europeu do Sul e autor principal de um segundo artigo sobre os dados do Webb. "Este aglomerado é uma região excelente para nos ajudar a entender a formação estelar em todo o Universo."

"Estrelas massivas, como a encontrada dentro deste aglomerado, têm influências muito importantes na evolução das galáxias. Nossa descoberta está lançando luz sobre o mecanismo de formação de estrelas massivas em ambientes de baixa metalicidade, permitindo que usemos esta estrela massiva como um laboratório para estudar o que estava acontecendo no início da história cósmica", acrescentou Cheng.

Desdobrando a tapeçaria estelar

Jatos estelares, que são alimentados pela energia gravitacional liberada quando uma estrela cresce em massa, codificam a história da formação da protoestrela.

“As novas imagens do Webb nos dizem que a formação de estrelas massivas em tais ambientes poderia ocorrer por meio de um disco relativamente estável ao redor da estrela, o que é esperado em modelos teóricos de formação estelar conhecidos como acreção de núcleo”, disse Tan. “Assim que encontramos uma estrela massiva lançando esses jatos, percebemos que poderíamos usar as observações do Webb para testar teorias de formação estelar massiva. Desenvolvemos novos modelos teóricos de acreção de núcleo que se ajustaram aos dados, para basicamente nos dizer que tipo de estrela está no centro. Esses modelos implicam que a estrela tem cerca de 10 vezes a massa do Sol, ainda está crescendo e tem alimentado esse fluxo.”

Por mais de 30 anos, astrônomos discordaram sobre como estrelas massivas se formam. Alguns acreditam que uma estrela massiva requer um processo bastante caótico, chamado acreção competitiva.

No modelo de acreção competitiva, o material cai de muitas direções diferentes, de modo que a orientação do disco muda ao longo do tempo. O fluxo é lançado perpendicularmente, acima e abaixo do disco, e, portanto, também parece girar e girar em direções diferentes.

“No entanto, o que vimos aqui, porque temos toda a história — uma tapeçaria da história — é que os lados opostos dos jatos estão a quase 180 graus de distância um do outro. Isso nos diz que este disco central se mantém estável e valida uma previsão da teoria da acreção do núcleo”, disse Tan.

Onde há uma estrela massiva, pode haver outras nesta fronteira externa da Via Láctea. Outras estrelas massivas podem ainda não ter atingido o ponto de disparar fluxos de radiação no estilo de velas romanas. Dados do Atacama Large Millimeter Array, no Chile, também apresentados neste estudo, encontraram outro núcleo estelar denso que pode estar em um estágio inicial de construção.

O artigo foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal .

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