Novas fotos do Hubble desvendam origens do formatos de nebulosas da borboleta e do percevejo

O Hubble recentemente voltou a observar a nebulosa NGC 6302, conhecida como “Nebulosa da Borboleta”, para observá-la em um espectro de luz mais completo, que foi do ultravioleta ao infravermelho próximo, o que ajudou os pesquisadores a entender melhor a mecânica em funcionamento em suas “asas” multicoloridas de gás.

Com seus núcleos de fusão nuclear a pleno vapor, a maioria das estrelas vivem vidas calmas que se estendem de centenas de milhões até bilhões de anos. Mas, próximo ao fim de suas existências, elas podem se tornar redemoinhos loucos, disparando bolhas e jatos feitos de gás quente. Uma equipe de astrônomos empregou todo a capacidade do telescópio Hubble para captar imagens a fim de dissecar os fogos de artifícios malucos que estão sendo disparados em duas jovens nebulosas planetárias. A NGC 6302 é chamada de a Nebulosa Borboleta por sua aparência que lembra um par de ter asas. A NGC 7027 se assemelha a um percevejo, um inseto com uma coloração brilhante em seu casco metálico.

Ao observar os jatos e nas bolhas de gás que irrompem das estrelas que estão situadas no centro de ambas as nebulosas, os pesquisadores encontraram níveis de complexidade sem precedentes e mudanças rápidas. O Hubble permite que os pesquisadores cheguem a um consenso de um entendimento dos mecanismos por trás do caos.

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“Quando vi o arquivo do Hubble e percebi que ninguém havia observado essas nebulosas com a Câmera 3 de Campo Amplo do Hubble, utilizando de seu alcance completo de comprimentos de onda, me surpeendi”, diz Joel Kastner do Instituto de Rochester de Tecnologia, em Rochester, no estado de Nova York, líder do novo estudo. “Essas novas observações de diferentes comprimentos de onda do Hubble fornecem uma visão mais compreensiva dos dados de ambas as nebulosas espetaculares.”

Ao examinar o par de nebulosas usando a plena capacidade do Hubble — o que possibilitou observações ao longo do espectro desde o ultravioleta próximo até o infravermelho próximo — a equipe teve diversos momentos de descoberta. Em especial, as novas imagens do Hubble revelam, em detalhes vívidos, como ambas as nebulosas estão se dividindo em escalas de tempo muito pequenas — permitindo que os astrônomos detectem as mudanças nas últimas duas décadas. Algumas dessas mudanças rápidas podem ser evidências indiretas de que uma estrela esteja se fundindo com sua estrela companheira.

“A nebulosa NGC 7027 apresenta emissões em um número incrivelmente grande de comprimentos de onda, e cada um deles aponta não apenas um elemento químico específico existente na nebulosa, mas também as alterações importantes que estão em progresso em sua estrutura”, diz Kastner. A equipe de pesquisa também observou a Nebulosa Borboleta, que é o oposto da “nebulosa percevejo”: ambas estão entre as nebulosas planetárias conhecidas que abrigam maior quantidade de poeira, e ambas possuem grande quantidade de gás devido a sua formação recente. Isso as torna um par muito interessante de estudar em paralelo, dizem os pesquisadores.

As imagens amplas e de diferentes comprimentos de onda feitas pelo Hubble para cada nebuolsa estão ajudando os pesquisadores a localizar seu histórico de ondas de choque. Tais choques normalmente são gerados quando ventos estelares frescos e velozes se chocam e viajam mais devagar, expandindo o gás e a poeira ejetados pela estrela em seu passado recente, o que gera cavidades como bolhas com paredes bem definidas.

Os pesquisadores suspeitam que os corações de ambas as nebulosas são — ou eram — duas estrelas circulando uma a outra, como um par de patinadores artísticos. Evidências para tal “dupla dinâmica” central aparecem a partir das formas bizarras dessas nebulosas. Cada uma possui uma cinta comprimida de poeira e lóbulos polares ou saídas, assim como outros padrões mais complexos e simétricos.

Uma teoria principal para a geração de tais estruturas em nebulosas planetárias é que a estrela que está perdendo massa é parte de um sistema binário. As duas estrelas estão próximas uma da outra o suficiente para que eventualmente interajam, produzindo um disco de gás ao redor de uma ou de ambas. O disco é a fonte do material ejetado em direções opostas a partir da estrela central.

Similarmente, a estrela menor do par pode se misturar com sua companheira estelar mais rápida e envolvente. Isso também pode levar ao surgimento de jatos de ejeção de material, que com o tempo podem apresentar oscilações. Isso cria um padrão simétrico, talvez com formato como aquele que dá à NGC 6302 o nome de borboleta. Tais jatos são normalmente observados em nebulosas planetárias.

“As possíveis estrelas companheiras na NGC 6302 e na NGC 7027 não foram detectadas diretamente por estarem próximas à, ou talvez já tenham sido engolidas por, estrelas vermelhas gigantes, um tipo de estrela que é centenas de milhares de vezes mais brilhante do que o Sol”, disse o pesquisador Bruce Balick, da Universidade de Washington em Seattle. “A hipótese de estrelas se fundindo parece ser a melhor e a mais simples explicação para as características observadas nas nebulosas planetárias mais ativas e simétricas. É um conceito poderoso e único, até então sem nenhum rival”.

A nebulosa borboleta

Imagine um borrifador de jardim, jorrando duas correntes em formato de S. A princípio parece caótico, mas se você observar por um tempo, consegue localizar os padrões. O mesmo formato em S está presente na Nebulosa Borboleta, exceto que neste caso não é água em suspensão no ar, mas sim gás em alta velocidade vindo de uma estrela. E o “S” aparece apenas quando capturado pelo filtro da câmera do Hubble, que grava emissões próximas ao infravermelho a partir de átomos de ferro ionizados. O formato em S diretamente localiza as emissões mais recentes da região central, desde que as colisões dentro da nebulosa sejam particularmente violentas nessas regiões específicas da NGC 6302. “Essa emissão de ferro é um traço típico de colisões de energia entre ventos mais fracos e mais fortes da estrela”, explica Balick. “É normalmente observada em remanescentes de supernova e galáxias ativas, e descargas de jatos a partir de estrelas recém nascidas, mas é raramente vista em nebulosas planetárias”.

A nebulosa percevejo

A nebulosa planetária NGC 7027 está soprando sua massa em silêncio lentamente, em simetrias esféricas, ou talvez padrões espirais, por séculos — até um período relativamente recente. “Em alguns aspectos, as alterações dessa nebulosa são mais dramáticas do que aquelas na Borboleta”, diz Kastner. “Algo realmente enlouqueceu no centro dela, produzindo um novo padrão de emissão, com “balas” do material sendo atiradas em direções específicas”.

As novas imagens da equipe de pesquisa da NGC 7027 mostra emissões de ferro ionizado que se assemelham as observações realizadas pelo Observatório Chandra raio-X da NASA em 2000 e em 2014 como parte da pesquisa inicial de Kastner, do membro da equipe Rodolfo Montex Jr. do Centro de Astrofísica de Harvard & Smithsonian, e colaboradores. A emissão de ferro localiza a orientação do sudeste para o noroeste que também produz emissões de raio-X fotografadas pelo Chandra. “Nós temos uma pequena suspeita de que essa nebulosa é um grande exemplo do que acontece quando uma estrela vermelha engole abruptamente sua companheira”; diz Montez Jr.

Publicado em 23/06/2020