As intrincadas espirais e arabescos da Nebulosa do Anel do Sul – recentemente tornadas famosas por seu lugar como um dos primeiros objetos fotografados pelo JWST – são o produto de pelo menos quatro estrelas, revelou uma nova pesquisa.
Estudando imagens do novo telescópio espacial, uma equipe internacional de astrônomos encontrou estrelas anteriormente desconhecidas na nuvem de gás e plasma brilhantes.
A presença dessas estrelas explica as estruturas ainda sendo esculpidas à medida que a nebulosa se expande, produto da morte violenta da única estrela no centro da nebulosa.
“Ficamos surpresos ao encontrar evidências de duas ou três estrelas companheiras que provavelmente aceleraram sua morte, bem como mais uma estrela ‘espectadora inocente’ que foi pega na interação”, explica a astrofísica Orsola De Marco, da Universidade Macquarie, na Austrália, que liderou a pesquisa.
Nebulosas planetárias como a Nebulosa do Anel do Sul se formam a partir da morte de uma estrela como o Sol. Quando a estrela começa a ficar sem combustível necessário para a fusão nuclear em seu núcleo, ela se torna centenas de vezes maior, expandindo-se para fora em uma gigante vermelha.
Eventualmente, o combustível se esgota e o material externo da estrela é ejetado para o espaço enquanto o núcleo colapsa em uma anã branca. O material ejetado continua a se expandir para fora e, ionizado pela radiação da anã branca (que continuará a brilhar com calor residual por potencialmente trilhões de anos), brilha com fluorescência.
Esta é a nebulosa planetária, assim chamada porque, sem a interferência de outros objetos, elas tendem a ser bastante esféricas, lembrando um planeta.
Mas se houver algo mais perto da estrela – e geralmente há, já que muitas estrelas estão em sistemas estelares múltiplos ligados gravitacionalmente – estruturas magníficas podem se formar na nebulosa enquanto ela viaja pelo espaço.
A Nebulosa do Anel do Sul, oficialmente chamada de NGC 3132 e localizada a cerca de 2.460 anos-luz de distância, é o manto da morte de uma estrela que tinha cerca de três vezes a massa do Sol em vida. Agora, essa estrela é uma pequena e densa anã branca, com cerca de metade da massa do Sol, compactada em uma esfera do tamanho da Terra.
Também é cercado por uma nuvem de poeira fria que dificulta a visão. A imagem do JWST lançada em julho marcou a visão mais clara já obtida – os comprimentos de onda infravermelhos e quase infravermelhos da luz em que o JWST visualiza o Universo podem penetrar na poeira com mais eficácia do que outros comprimentos de onda.
Mas havia muito mais a ser encontrado na imagem.
“Quando vimos as imagens pela primeira vez, sabíamos que tínhamos que fazer algo, devemos investigar!” Diz De Marco. “A comunidade se uniu e, a partir dessa imagem de uma nebulosa escolhida aleatoriamente, fomos capazes de discernir estruturas muito mais precisas do que nunca”.
Há uma segunda estrela perto do centro da nebulosa. Ela também já era conhecida, uma companheira binária da anã branca. Esta estrela está em um estágio inicial de sua vida e ainda está na sequência principal, mas ainda não iniciou a série de transformações que marcam o fim de seus dias.
As estruturas espirais que criam arcos ao redor do centro da nebulosa são o produto da dança orbital dessas duas estrelas – a anã branca morta e sua companheira viva. Mas quando os pesquisadores conduziram uma reconstrução tridimensional da nebulosa, eles encontraram pares de estruturas que se formam quando objetos como estrelas e buracos negros expelem jatos de plasma de seus pólos.
Isso sugere que mais estrelas estão presentes em uma valsa estelar complicada.
“Primeiro inferimos a presença de uma companheira próxima por causa do disco empoeirado ao redor da estrela central, a parceira mais distante que criou os arcos e a companheira superdistante que você pode ver na imagem”, explica De Marco.
“Assim que vimos os jatos, sabíamos que deveria haver outra estrela ou até duas envolvidas no centro, então acreditamos que haja uma ou duas companheiras muito próximas, uma adicional a meia distância e outra muito distante. No caso, há quatro ou até cinco objetos envolvidos nesta morte confusa.”
As novas imagens também permitiram aos pesquisadores realizar um novo cálculo da temperatura da anã branca. Está queimando a cerca de 110.000 Kelvin (cerca de 109.700 graus Celsius ou 197.540 graus Fahrenheit).
As nebulosas planetárias são fenômenos de vida relativamente curta, apenas fluorescentes por cerca de 10.000 anos antes de se dissiparem no espaço interestelar. Então, em certo sentido, temos muita sorte de ter capturado esse estágio do ciclo de vida da Nebulosa do Anel do Sul. Os resultados da equipe também são importantes para estudar esse período da vida de uma anã branca e as interações que podem ocorrer.
E, curiosamente, a descoberta de várias novas estrelas unidas gravitacionalmente tem implicações para a astronomia de ondas gravitacionais. As anãs brancas estão em um continuum de objetos densos; eles têm a menor massa e a menor densidade, seguidos por estrelas de nêutrons e buracos negros.
É possível que sistemas “confusos” como a Nebulosa do Anel do Sul possam, no futuro, resultar em múltiplas colisões sucessivas entre estrelas mortas, resultando em objetos com massas impossíveis de formar a partir de uma única estrela.
Os pesquisadores disseram que estudar mais esses objetos com o JWST pode nos ajudar a entender melhor como eles se formam e informam observações futuras.
Publicado em 15/12/2022 08h21
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