O poderoso Telescópio Espacial James Webb é uma poderosa ferramenta tecnológica. Os astrofísicos o conceberam pela primeira vez há mais de 20 anos e, após muitas reviravoltas, foi lançado em 25 de dezembro de 2021. Agora está em uma órbita de halo no ponto Sol-Terra L2, onde esperamos continuar operando por 20 anos.
Passaram-se apenas alguns meses desde que suas primeiras imagens foram lançadas e já está progredindo na resposta a algumas das perguntas mais interessantes do Universo.
Em uma imagem recém-divulgada, o JWST olhou profundamente dentro de enormes nuvens de gás e poeira para observar estrelas jovens ganhando vida em seus casulos estelares.
Uma das primeiras imagens do JWST foi dos ‘Cosmic Cliffs’. Os Penhascos Cósmicos são a borda de uma região ativa de formação de estrelas em NGC 3324, um aglomerado de estrelas perto da Nebulosa de Carina.
A imagem mostra a intensa energia ultravioleta de estrelas jovens e quentes que moldam a região, esculpindo lacunas cavernosas e deixando torres de gás que resistem à radiação.
Todos nós ficamos maravilhados com aquela imagem em julho, mas os cientistas a investigaram para aprender mais sobre a região e a atividade de formação de estrelas que acontece lá. O Monthly Notices da Royal Astronomical Society (MNRAS) publicou um artigo apresentando os resultados de seu trabalho.
É intitulado “Mergulho profundo nos ‘Penhascos Cósmicos’: fluxos de saída anteriormente ocultos em NGC 3324 revelados pelo JWST”. A principal autora é a astrônoma Megan Reiter, da Rice University, em Houston, Texas.
Os pesquisadores examinaram a imagem do James Webb mais de perto e encontraram mais de duas dúzias de saídas de estrelas jovens e quentes que não foram vistas anteriormente. Há de tudo, desde “pequenas fontes a gigantes borbulhantes”, de acordo com um comunicado de imprensa anunciando os resultados. Algumas das saídas se estendem por vários anos-luz de sua estrela.
“O que o James Webb nos dá é um instantâneo no tempo para ver quanta formação de estrelas está acontecendo no que pode ser um canto mais típico do universo que não conseguimos ver antes”, disse Reiter.
Os poderosos recursos infravermelhos do JWST alimentaram este estudo. Ele pode se concentrar no hidrogênio molecular, o principal ingrediente das estrelas. É um excelente rastreador para a atividade de formação de estrelas porque, à medida que as estrelas jovens crescem, elas absorvem o hidrogênio e ejetam parte dele em jatos e fluxos polares. É chamado de feedback estelar, e esses jatos cavam cavernas nas nuvens de gás e poeira na imagem.
As protoestrelas jovens e ainda em formação são ocultadas pelas densas nuvens moleculares que as geram. Mas o JWST tem o poder de ver dentro dessas nuvens. Examinar estrelas jovens dentro das nuvens é um dos quatro principais objetivos científicos do telescópio.
“O James Webb será capaz de ver através e dentro de enormes nuvens de poeira que são opacas para observatórios de luz visível como o Hubble, onde estrelas e sistemas planetários estão nascendo”, explicou um site da NASA muito antes de o telescópio ser concluído e lançado.
Agora estamos vendo todas essas palavras se tornarem realidade.
“Jatos como estes são sinalizadores para a parte mais excitante do processo de formação estelar. Só os vemos durante uma breve janela de tempo quando a protoestrela está a acretar activamente,” explicou o co-autor Nathan Smith da Universidade do Arizona em Tucson.
Quanto mais os astrônomos aprendem sobre a formação de estrelas jovens em outros lugares, mais eles aprendem sobre como nosso próprio Sol se formou e como nosso Sistema Solar surgiu. O JWST está expandindo e aprofundando nossa compreensão dos complexos mecanismos por trás de sua formação.
“Isso abre as portas para o que será possível em termos de observar essas populações de estrelas recém-nascidas em ambientes bastante típicos do Universo que eram invisíveis até o Telescópio Espacial James Webb”, acrescentou Reiter.
“Agora sabemos onde procurar a seguir para explorar quais variáveis são importantes para a formação de estrelas semelhantes ao Sol”.
Os jatos de saída nos primeiros estágios da formação estelar são difíceis de observar porque acontecem dentro de um espesso manto de gás e duram apenas um breve período. Os jatos podem fluir por apenas alguns milhares de anos, talvez dez mil. Usando os poderosos filtros do JWST, os astrônomos examinaram alguns dos jatos e escoamentos sugeridos pela imagem original de Cosmic Cliffs.
“Na imagem divulgada pela primeira vez em julho, você vê dicas dessa atividade, mas esses jatos só são visíveis quando você embarca naquele mergulho profundo – dissecando dados de cada um dos diferentes filtros e analisando cada área sozinha”, compartilhou o membro da equipe Jon Morse do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena.
“É como encontrar um tesouro enterrado.”
Compreender como as estrelas jovens se formam é uma das principais missões da astrofísica hoje. A luz coletiva das primeiras estrelas ajudou a impulsionar a reionização do Universo primitivo. Antes da Época da Reionização, uma densa névoa de gás primordial obscurecia o Universo. Durante a Reionização, a luz das estrelas jovens ajudou a limpar a névoa do Universo e permitiu que a luz viajasse.
Mas os astrofísicos não sabem como essas primeiras estrelas se formaram, e abordar essa questão é um dos principais objetivos científicos do JWST. O JWST pode ver objetos altamente deslocados para o vermelho desde os primeiros dias do Universo, mas não consegue distinguir estrelas individuais.
É por isso que essas imagens recém-lançadas são essenciais. Os astrofísicos não podem estudar a formação das primeiras estrelas, mas podem observar as estrelas jovens se formando hoje e trabalhar em direção a uma compreensão mais sólida da Época da Reionização.
Esta não é a primeira vez que os astrônomos estudam as estrelas jovens que se formam nesta região. O Hubble olhou para ele há 16 anos.
E embora o Hubble não consiga discernir tantos detalhes quanto o James Webb, revelou o suficiente para os autores do estudo compararem como os jatos e fluxos de saída mudaram nos anos seguintes.
As medições mostram a velocidade e a direção em que os jatos se movem, detalhes necessários para entender as estrelas jovens.
Estas são imagens de lançamento antecipado (ERO) e são apenas o começo do JWST e seu estudo da formação estelar.
“As observações futuras permitirão a análise quantitativa da excitação, taxas de perda de massa e velocidades desses novos fluxos”, escrevem os autores.
“Como uma região relativamente modesta de formação estelar massiva, NGC 3324 oferece uma prévia do que os estudos de formação estelar com o JWST podem fornecer”.
Observações futuras serão mais completas e detalhadas. Eles ajudarão a lançar ainda mais luz sobre um dos tópicos mais quentes da astronomia: como as estrelas jovens impulsionam a formação planetária.
Mecanismos de feedback marcam estrelas jovens. Eles ainda estão crescendo e, à medida que acumulam gás das nuvens em que estão inseridos, eles emitem parte dele de volta ao ambiente com seus jatos. As saídas de gás ajudam a moldar seus discos protoplanetários e a formação de planetas como o nosso.
Uma melhor compreensão dessas saídas leva a uma melhor compreensão dos planetas e, por extensão complexa, a probabilidade de vida aparecendo em outros lugares.
Nosso Sistema Solar provavelmente se formou em um aglomerado semelhante ao deste estudo. Os astrônomos ainda não têm certeza, mas ao descobrir os detalhes em NGC 3324, eles podem lançar alguma luz sobre nossas origens.
Vivemos na “Era Esteliífera” do Universo, de acordo com o livro “As Cinco Idades do Universo”. Nesta era, a matéria é organizada principalmente em estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias. As estrelas produzem a maior parte da energia do Universo e o farão por muito tempo. Como as estrelas fornecem a energia para a vida, a Era Estelfífera pode facilmente ser chamada de Era da Vida.
O JWST pode coletar luz antiga das primeiras estrelas e galáxias e observar profundamente os casulos estelares para nos mostrar como as estrelas nascem. Os resultados são compreensões científicas fascinantes, mas, além de responder às nossas questões científicas, o JWST faz outra coisa. Ele dá contexto à existência da humanidade na Era da Vida do Universo.
O Sol não é diferente das outras estrelas. As mesmas forças impulsionaram seu nascimento e evolução, e o Sol teria emitido os mesmos fluxos e jatos polares que as estrelas jovens nesta imagem. Esses mecanismos de feedback teriam moldado o disco protoplanetário no qual a Terra se formou.
Assim, sempre que vemos imagens de estrelas jovens em outros lugares, aprendemos algo sobre nossas origens. Temos a sorte de ter o Telescópio Espacial James Webb para nos mostrar essas vistas vívidas e abrangentes do nascimento de estrelas. Os detalhes lindos e requintados transportam a mente ao lado do olho. Podemos sentar e imaginar se ao redor de cada um, a vida, ou mesmo outra civilização, pode vir a existir.
Publicado em 25/12/2022 00h11
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