ALMA e JWST resolvem grande mistério da formação estelar

Pela primeira vez, astrônomos revelaram o local de nascimento de um jato energético lançado por uma estrela recém-nascida.

Os jatos gêmeos de energia ejetados do jovem sistema protoestelar HH 211 podem solucionar um grande mistério sobre a formação das estrelas. (Crédito da imagem: Lee et al.) 

A maioria dos eventos no universo não é totalmente compreendida, incluindo o processo relativamente simples de formação estelar. As estrelas se formam em nuvens densas de gás frio e poeira. Quando essas nuvens atingem uma massa limite, elas colapsam sob sua própria gravidade, levando ao nascimento de uma estrela bebê, ou protoestrela.

À medida que essas estrelas jovens se formam, elas absorvem matéria do ambiente ao seu redor, formando um disco giratório de gás e poeira conhecido como disco de acreção. Esse material gira, aglomera-se e gradualmente cai para dentro da estrela, permitindo que ela cresça.

Se o disco de acreção girar muito rápido, o material não poderá cair facilmente em direção à estrela. Os astrônomos acreditam que estrelas bebês expelem parte do material do disco de acreção na forma de jatos energéticos — conhecidos como jatos protoestelares —, o que pode facilitar o processo de movimentação de parte do material para dentro da estrela.

Mas o principal desafio para confirmar isso é que esses jatos vêm de regiões muito próximas da estrela, o que significa que não podem ser vistos ou fotografados, mesmo por alguns dos telescópios mais potentes. Portanto, os astrônomos não sabem como eles são ejetados ou onde esses jatos começam.

Pesquisadores já haviam proposto que o campo magnético no sistema protoestelar poderia ajudar a lançar esses jatos. E uma nova imagem ajudou a esclarecer isso pela primeira vez.

A imagem dupla do sistema obtida pelo James Webb/ALMA (acima) comparada às observações do ALMA da jovem protoestrela no centro do sistema (abaixo). (Crédito da imagem: Lee et al.)

Em um estudo publicado em 13 de agosto na revista Scientific Reports , pesquisadores usaram o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), no Chile, para investigar um objeto chamado HH 211, localizado a 1.000 anos-luz de distância na constelação de Perseu. HH 211 é um objeto Herbig-Haro — uma região brilhante de nebulosidade criada pelos poderosos jatos de estrelas recém-nascidas. Este sistema protoestelar tem apenas 35.000 anos de idade, com uma minúscula protoestrela central pesando apenas 0,06 vezes a massa do Sol.

O HH 211 apresenta um jato bipolar brilhante — dois feixes de material ionizado energizado emergindo em direções opostas. Este sistema é um dos poucos casos conhecidos em que um campo magnético foi detectado, oferecendo uma rara oportunidade de explorar os modelos de ejeção impulsionados por campos magnéticos. 

As observações do ALMA deste sistema mostraram que o jato está disparando a velocidades de cerca de 107 quilômetros por segundo, mas, curiosamente, ele gira bem lentamente, com um momento angular específico. Isso sugere que o jato bipolar carregou consigo o excesso de energia rotacional. Considerando a conservação do momento angular e da energia, os pesquisadores calcularam que o jato vem da borda interna do disco de acreção, a apenas 0,02 unidades astronômicas, ou cerca de 3 milhões de quilômetros de distância da estrela.

Os resultados estão alinhados com um dos modelos que explicam como um campo magnético pode agir como um estilingue para lançar gás para fora.

Na imagem espetacular, a exibição colorida do jato bipolar é capturada pelo Telescópio Espacial James Webb ( JWST ) em comprimentos de onda do infravermelho próximo. No entanto, a visão do JWST é bloqueada pela espessa poeira que circunda a região central.

Esta região oculta é crucial, pois é onde o jato se origina. Graças ao novo estudo, os dados do ALMA revelaram a parte fina crucial no centro, nos comprimentos de onda submilimétricos. Os dados do ALMA são sobrepostos aqui aos dados do JWST para criar uma imagem completa de como novas estrelas se formam. A imagem ampliada em tons de cinza capturada pelo ALMA mostra claramente o jato sendo lançado do disco de acreção.

Esta é a primeira vez que o local de lançamento de um jato protoestelar é capturado. A descoberta também confirma que esses jatos desempenham um papel crucial no crescimento de estrelas recém-nascidas, removendo o momento angular do disco de acreção, permitindo que o material caia facilmente sobre a estrela.

Livescience.com