JWST observa a Nebulosa da Bola de Cristal para revelar um final estelar

Um sistema binário muito unido esculpe detalhes complexos na nebulosa planetária NGC 1514.

A nebulosa planetária NGC 1514 explode com detalhes neste close-up do JWST. Aglomerados de poeira definem os dois anéis do objeto, enquanto numerosas bolhas aparecem na nebulosa interna rosada. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Michael Ressler (NASA-JPL), Dave Jones (IAC) 

Uma estrela como o Sol vive modestamente por bilhões de anos, convertendo o combustível nuclear em seu núcleo em energia que, por fim, escapa na forma de luz e calor. Mas a fase mais espetacular da existência de uma estrela semelhante ao Sol dura apenas dezenas de milhares de anos e coincide com sua morte. A estrela expande suas camadas externas e forma uma deslumbrante nebulosa planetária de gás e poeira brilhantes.

Esse destino aguarda todas as estrelas que começam a vida com até 8 massas solares. Até agora, os astrônomos catalogaram cerca de 3.500 nebulosas planetárias em nossa galáxia. A maioria fica melhor na luz visível, mas algumas se destacam quando observadas em comprimentos de onda infravermelhos mais longos.

A Nebulosa da Bola de Cristal (NGC 1514) em Touro talvez represente o melhor cenário. Em comprimentos de onda ópticos, a nebulosa parece aproximadamente esférica, com várias pequenas bolhas. Observações infravermelhas de 15 anos atrás revelaram dois anéis de poeira que circundam a nebulosa visível, que fica a 1.500 anos-luz da Terra. E agora o Telescópio Espacial James Webb (JWST) aguçou ainda mais nossa visão, desvendando padrões emaranhados e nós aglomerados nos anéis.

Uma vista requintada

"Antes do Webb, não conseguíamos detectar a maior parte desse material, muito menos observá-lo com tanta clareza", disse Mike Ressler, cientista do projeto Mid-Infrared Instrument (MIRI) do JWST, em um comunicado à imprensa. Ressler, pesquisador do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, descobriu os anéis em 2010 em uma imagem obtida com o Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA. "Com os dados do MIRI, agora podemos examinar de forma abrangente a natureza turbulenta desta nebulosa", disse ele.

Este retrato WISE de NGC 1514 de 2010 revelou dois anéis laranja suaves circundando uma nebulosa interna verde amorfa. Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA/Michael Ressler (NASA-JPL)

O JWST revela o formato de ampulheta da NGC 1514, aglomerados de poeira espalhados pelos anéis e um núcleo rosa brilhante — a única região visível em comprimentos de onda ópticos — crivado de vazios distintos. No centro da nebulosa está um sistema binário de magnitude 9. Suas duas estrelas seguem uma órbita estreita e alongada que leva nove anos para ser completada e residem tão próximas uma da outra que nem mesmo o JWST consegue separá-las. A estrela ligeiramente mais fraca, no canto inferior esquerdo do binário, encontra-se em primeiro plano.

O sistema binário vem esculpindo a nebulosa há pelo menos 4.000 anos. A estrela primária começou a vida com várias vezes a massa do Sol. "À medida que evoluía, ela se expandiu, lançando camadas de gás e poeira em um vento estelar lento e denso", disse David Jones, cientista sênior do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias e a pessoa que confirmou a existência do binário em 2017. "Quando a estrela primária estava liberando material, a companheira provavelmente se aproximou muito, influenciando a forma do gás e da poeira ejetados."

Uma visão clara

O núcleo exposto da estrela primária tornou-se uma anã branca superaquecida com um vento estelar muito mais rápido. A radiação ultravioleta da anã excita o gás circundante e o faz brilhar, enquanto o vento de alta velocidade perfura a nebulosa interna.

Os dois anéis apresentam muitas texturas que o WISE não detectou. "Acreditamos que os anéis sejam compostos principalmente de grãos de poeira muito pequenos", disse Ressler. "Quando esses grãos são atingidos pela luz ultravioleta da estrela anã branca, eles se aquecem levemente, o que os torna quentes o suficiente para emitir a luz infravermelha média detectada pelo MIRI."

Surpreendentemente, os espectros não encontraram nenhum indício das complexas moléculas de carbono conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, comuns em outras nebulosas planetárias. Esses compostos semelhantes a fumaça fazem com que muitos planetas pareçam nebulosos; sua ausência na NGC 1514 contribui para a nitidez da imagem do JWST.

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