Em 2004, os cientistas do Galaxy Evolution Explorer (GALEX) da NASA, baseado no espaço, avistaram um objeto diferente de qualquer outro que eles já tinham visto na nossa galáxia, a Via Láctea: uma grande e tênue bolha de gás com uma estrela no centro. Nas imagens GALEX, a mancha parecia azul – embora na verdade não emita luz visível ao olho humano – e observações subsequentes revelaram uma estrutura de anel espesso dentro dela.
Por isso, a equipe a apelidou de Nebulosa do Anel Azul. Nos 16 anos seguintes, eles o estudaram com vários telescópios baseados na Terra e no espaço, mas quanto mais eles aprendiam, mais misterioso parecia.
Um novo estudo publicado online em 18 de novembro na revista Nature pode ter desvendado o caso. Aplicando modelos teóricos de ponta à grande quantidade de dados coletados neste objeto, os autores postulam que a nebulosa – uma nuvem de gás no espaço – é provavelmente composta de detritos de duas estrelas que colidiram e se fundiram em uma única estrela.
Embora os sistemas estelares mesclados sejam considerados bastante comuns, eles são quase impossíveis de estudar imediatamente depois de se formarem, porque estão obscurecidos por detritos que a colisão ocorre. Depois que os destroços forem removidos – pelo menos centenas de milhares de anos depois – eles são difíceis de identificar porque se assemelham a estrelas não fundidas. A Nebulosa do Anel Azul parece ser o elo perdido: os astrônomos estão vendo o sistema estelar apenas alguns milhares de anos após a fusão, quando as evidências da união ainda são abundantes. Parece ser o primeiro exemplo conhecido de um sistema estelar mesclado neste estágio.
Operado entre 2003 e 2013 e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, o GALEX foi projetado para ajudar a estudar a história da formação de estrelas na maior parte do universo, fazendo um censo de populações de estrelas jovens em outras galáxias. Para fazer isso, a missão observou tanto a luz ultravioleta próxima (comprimentos de onda ligeiramente mais curtos que a luz visível) quanto a ultravioleta distante. A maioria dos objetos vistos pelo GALEX irradiava ultravioleta próximo (representado como amarelo nas imagens GALEX) e ultravioleta (representado como azul), mas a nebulosa do anel azul se destacou porque emitia apenas luz ultravioleta distante.
O tamanho do objeto era semelhante ao de um remanescente de supernova, que se forma quando uma estrela massiva fica sem combustível e explode, ou uma nebulosa planetária, os restos inchados de uma estrela do tamanho do nosso sol. Mas a Nebulosa do Anel Azul tinha uma estrela viva em seu centro. Além do mais, remanescentes de supernovas e nebulosas planetárias irradiam em vários comprimentos de onda de luz fora da faixa de UV, enquanto outras pesquisas mostraram que a nebulosa do anel azul não o fez.
Planeta fantasma
Em 2006, a equipe GALEX olhou para a nebulosa com o telescópio Hale de 200 polegadas (5,1 metros) no Observatório Palomar em San Diego County, Califórnia, e depois com os ainda mais poderosos telescópios de 10 metros (33 pés) em o WM Observatório Keck no Havaí. Eles encontraram evidências de uma onda de choque na nebulosa, sugerindo que o gás que compõe a Nebulosa do Anel Azul foi de fato expelido por algum tipo de evento violento ao redor da estrela central. Os dados de Keck também sugeriram que a estrela estava puxando uma grande quantidade de material para sua superfície. Mas de onde vinha o material?
“Por muito tempo pensamos que talvez houvesse um planeta com várias vezes a massa de Júpiter sendo dilacerado pela estrela e que estivesse jogando todo aquele gás para fora do sistema”, disse Mark Seibert, astrofísico da Carnegie Institution for Science e membro da equipe GALEX da Caltech, que gerencia o JPL.
Mas a equipe queria mais dados. Em 2012, usando a primeira pesquisa de céu completo do Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) da NASA, um telescópio espacial que estudou o céu em luz infravermelha, a equipe GALEX identificou um disco de poeira orbitando em torno da estrela. (O WISE foi reativado em 2013 como a missão NEOWISE de caça a asteróides.) Dados de arquivo de três outros observatórios infravermelhos, incluindo o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, também localizaram o disco. A descoberta não descartou a possibilidade de que um planeta também orbitasse a estrela, mas eventualmente a equipe mostraria que o disco e o material expelido para o espaço vieram de algo maior do que até mesmo um planeta gigante. Então, em 2017, o Habitable Zone Planet Finder no Hobby-Eberly Telescope no Texas confirmou que não havia nenhum objeto compacto orbitando a estrela.
Mais de uma década depois de descobrir a Nebulosa do Anel Azul, a equipe reuniu dados sobre o sistema de quatro telescópios espaciais, quatro telescópios terrestres, observações históricas da estrela desde 1895 (a fim de procurar mudanças em seu brilho ao longo do tempo) e com a ajuda de cientistas cidadãos por meio da Associação Americana de Observadores de Estrelas Variáveis (AAVSO). Mas uma explicação para o que havia criado a nebulosa ainda os escapava.
Investigação Estelar:
No momento em que Keri Hoadley começou a trabalhar com a equipe de ciência GALEX em 2017, “o grupo meio que atingiu uma parede” com a nebulosa do anel azul, disse ela. Mas Hoadley, uma astrofísica da Caltech, ficou fascinada com o objeto e suas características bizarras, então ela aceitou o desafio de tentar resolver o mistério. Parecia provável que a solução não viria de mais observações do sistema, mas de teorias de ponta que poderiam dar sentido aos dados existentes. Assim, Chris Martin, principal investigador da GALEX na Caltech, pediu ajuda a Brian Metzger, da Columbia University.
Como astrofísico teórico, Metzger faz modelos matemáticos e computacionais de fenômenos cósmicos, que podem ser usados para prever como esses fenômenos se parecerão e se comportarão. Ele é especialista em fusões cósmicas – colisões entre uma variedade de objetos, sejam eles planetas e estrelas ou dois buracos negros. Com Metzger a bordo e Hoadley conduzindo o trabalho, as coisas progrediram rapidamente.
“Não era só que Brian pudesse explicar os dados que estávamos vendo; ele estava essencialmente prevendo o que observamos antes de vê-lo”, disse Hoadley. “Ele dizia, ‘Se esta é uma fusão estelar, então você deveria ver o X’, e era como, ‘Sim! Nós vemos isso!'”
A equipe concluiu que a nebulosa era o produto de uma fusão estelar relativamente recente que provavelmente ocorreu entre uma estrela semelhante ao nosso Sol e outra estrela apenas cerca de um décimo desse tamanho (ou cerca de 100 vezes a massa de Júpiter). Perto do fim de sua vida, a estrela semelhante ao Sol começou a inchar, rastejando para mais perto de sua companheira. Eventualmente, a estrela menor caiu em uma espiral descendente em direção a sua companheira maior. Ao longo do caminho, a estrela maior rasgou a estrela menor, envolvendo-se em um anel de detritos antes de engolir a estrela menor inteiramente.
Este foi o evento violento que levou à formação da Nebulosa do Anel Azul. A fusão lançou uma nuvem de detritos quentes no espaço que foi dividida em dois pelo disco de gás. Isso criou duas nuvens de detritos em forma de cone, suas bases se afastando da estrela em direções opostas e ficando mais largas à medida que viajam para fora. A base de um cone está vindo quase diretamente para a Terra e o outro quase diretamente para longe. Eles são muito fracos para serem vistos sozinhos, mas a área onde os cones se sobrepõem (visto da Terra) forma o anel azul central que GALEX observou.
Milênios se passaram. A nuvem de detritos em expansão resfriou e formou moléculas e poeira, incluindo moléculas de hidrogênio que colidiram com o meio interestelar, a coleção esparsa de átomos e partículas energéticas que preenchem o espaço entre as estrelas. As colisões excitaram as moléculas de hidrogênio, fazendo-as irradiar em um comprimento de onda específico de luz ultravioleta. Com o tempo, o brilho tornou-se forte o suficiente para o GALEX ver.
As fusões estelares podem ocorrer uma vez a cada 10 anos em nossa galáxia, a Via Láctea, o que significa que uma população considerável de estrelas que vemos no céu já foi duas.
“Vemos muitos sistemas de duas estrelas que podem se fundir algum dia e achamos que identificamos estrelas que se fundiram há talvez milhões de anos. Mas quase não temos dados sobre o que acontece entre eles”, disse Metzger. “Achamos que provavelmente há muitos vestígios de fusões estelares em nossa galáxia, e a Nebulosa do Anel Azul pode nos mostrar como eles se parecem para que possamos identificar mais deles.”
Embora esta seja provavelmente a conclusão de um mistério de 16 anos, também pode ser o início de um novo capítulo no estudo de fusões estelares.
“É incrível que o GALEX tenha conseguido encontrar este objeto realmente tênue que não estávamos procurando, mas que acabou sendo algo realmente interessante para os astrônomos”, disse Seibert. “Isso apenas reitera que quando você olha para o universo em um novo comprimento de onda ou de uma nova maneira, você encontra coisas que nunca imaginou que encontraria.”
O JPL é uma divisão da Caltech e gerenciou a missão GALEX para a Diretoria de Missão Científica da NASA. A missão foi desenvolvida pelo Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, no âmbito do Programa de Exploradores. O JPL também administrou as missões Spitzer e WISE, e administrou a missão NEOWISE.
Publicado em 18/11/2020 21h03
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