Qual é a duração das nebulosas planetárias?

Em média, uma nebulosa planetária deve permanecer visível por cerca de 25.000 anos antes que sua camada de gás se torne invisível. 

A nebulosa planetária NGC 6302, também chamada de Nebulosa da Borboleta e Nebulosa do Inseto, está localizada na Via Láctea, a cerca de 3.800 anos-luz de distância, na constelação de Escorpião. Com aproximadamente 2.200 anos de idade, a NGC 6302 é relativamente jovem. Crédito: NASA, ESA e Equipe ERO do Hubble SM4. 

Qual é a duração média das nebulosas planetárias? Quais são alguns dos fatores que as controlam?  Doug Kaupa, Council Bluffs, Iowa

Para entender por quanto tempo uma nebulosa planetária permanece visível, primeiro precisamos entender por que ela é visível. Quando uma estrela do tipo solar (com massa de 0,8 a oito vezes a do nosso Sol) chega ao fim de seu ciclo de vida, ela expele suas camadas externas, deixando para trás um núcleo quente que emite grandes quantidades de raios ultravioleta de alta energia. A camada de gás em expansão absorve esses raios, e essa absorção deixa os gases em um estado excitado, o que significa que os elétrons dentro dos átomos são elevados a níveis de energia mais altos. Esses elétrons, então, emitem luz visível quando retornam aos seus estados originais. À medida que a camada de gás continua a se expandir, a nebulosa planetária permanecerá visível para nós até que os gases se tornem muito difusos.

A duração do período de visibilidade dependerá, portanto, da quantidade de material expelido, que está diretamente relacionada à massa da estrela; naturalmente, quanto maior a massa, maior a quantidade de material expelido. O tempo de visibilidade de uma nebulosa também depende de sua taxa de expansão: quanto mais rápido ela se expande, menos tempo levará para se tornar difusa demais para absorver energia suficiente para brilhar. Outro fator é a metalicidade, ou composição química. Envoltórios gasosos com menor teor de metais tendem a ser menos densos e, portanto, se tornarão rarefeitos demais para permanecerem visíveis por um período de tempo mais curto. (Nota: Astronomicamente falando, um metal é definido como qualquer elemento mais pesado que o hélio.)

Levando esses fatores em consideração, os astrônomos estimam que uma nebulosa planetária deva, em média, permanecer visível por 21.000 a 25.000 anos antes que sua camada externa se torne invisível. Lembre-se de que esse valor é uma média. Nebulosas planetárias que se expandem muito rapidamente e são menos densas desaparecerão mais cedo, enquanto aquelas que se expandem mais lentamente e são mais densas durarão mais tempo.

Em 2022, uma equipe de astrônomos da Universidade de Hong Kong e do Laboratório de Pesquisa Espacial descobriu uma nebulosa planetária no aglomerado estelar M37, cuja idade foi estimada em 70.000 anos. (Os astrônomos podem estimar a idade de uma nebulosa planetária medindo sua velocidade de expansão e extrapolando para o passado.) Essa nebulosa planetária, IPHASX J055226.2+323724 , é a mais antiga das aproximadamente 4.000 nebulosas planetárias conhecidas em nossa galáxia. Embora seja um caso atípico, ela ilustra o fato de que algumas nebulosas planetárias podem durar bem mais de 25.000 anos. No entanto, é altamente improvável que qualquer nebulosa planetária permaneça visível por mais de 100.000 anos.

Podemos concluir que as nebulosas planetárias que podemos observar através de nossos telescópios (por exemplo, a Nebulosa do Anel e a Nebulosa da Hélice) permanecerão visíveis por milhares de anos. Mas, em comparação com as estrelas que as produzem, as nebulosas planetárias são, de fato, entidades efêmeras.

Edward Herrick-Gleason,- Educador de Astronomia, St. John's, Terra Nova e Labrador

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