Hubble revela o caos instalado em nebulosas planetárias

Pesquisadores americanos mostram os inéditos níveis de complexidade alcançados pelas transformações em duas nebulosas planetárias analisadas com a ajuda de imagens do Hubble

As nebulosas planetárias NGC 6302 (a Nebulosa da Borboleta, à esquerda) e NGC 7027: ação frenética. Crédito: Hubble/ESA/Nasa

O Telescópio Espacial Hubble, da Nasa/ESA, apresentou imagens de duas nebulosas planetárias jovens próximas: a NGC 6302, apelidada de Nebulosa da Borboleta, e a NGC 7027. Ambas estão entre as nebulosas planetárias mais empoeiradas conhecidas e contêm massas de gás anormalmente grandes. Tais características as tornaram um par interessante para estudo em paralelo por pesquisadores americanos. Os resultados desse estudo foram publicados recentemente na revista “Galaxies”.

Como motores de fusão nuclear, a maioria das estrelas vive existências plácidas por centenas de milhões a bilhões de anos. Perto do fim de suas vidas, porém, elas podem se transformar em redemoinhos loucos, inflando conchas e jatos de gás quente.

Os astrônomos usaram o Hubble para dissecar os insanos fogos de artifício que acontecem nessas duas nebulosas planetárias. Eles descobriram níveis sem precedentes de complexidade e rápidas mudanças nos jatos e nas bolhas de gás que explodem a partir das estrelas no centro de cada nebulosa. Agora, o Hubble está permitindo que os pesquisadores cheguem a uma compreensão dos mecanismos subjacentes a esse caos.

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Visão mais abrangente

O Hubble já havia fotografado esses objetos antes, mas não por muitos anos. Nunca antes eles foram fotografados também com o instrumento Wide Field Camera 3 em toda a sua faixa de comprimento de onda – fazendo observações sob luz ultravioleta a infravermelho próximo. “Essas novas observações do Hubble com vários comprimentos de onda fornecem a visão mais abrangente até o momento dessas duas nebulosas espetaculares”, disse Joel Kastner, do Instituto de Tecnologia de Rochester (EUA), líder do novo estudo. “Ao baixar as imagens resultantes, me senti como uma criança em uma loja de doces.”

As novas imagens do Hubble revelam com detalhes vívidos como as duas nebulosas se dividem em escalas de tempo extremamente curtas. Isso permitiu que os astrônomos vejam mudanças nas últimas décadas. Em particular, as amplas imagens obtidas pelo telescópio de vários comprimentos de onda de cada nebulosa estão ajudando os pesquisadores a rastrear a história das ondas de choque nelas. Tais choques são gerados tipicamente quando ventos estelares novos e rápidos atingem e varrem o gás e a poeira ejetados pela estrela em seu passado recente e que se expandem mais devagar, gerando cavidades semelhantes a bolhas com paredes bem definidas.

Os pesquisadores suspeitam que no centro de cada nebulosa havia duas estrelas orbitando uma à outra. A evidência para uma “dupla dinâmica” central vem das formas bizarras dessas nebulosas. Cada um tem uma parte central apertada e empoeirada e lóbulos ou saídas nos polos, além de outros padrões simétricos mais complexos.

Uma teoria importante para a geração de tais estruturas nas nebulosas planetárias é que a estrela que perde massa é uma das duas estrelas em um sistema binário. As duas estrelas orbitam uma à outra perto o suficiente para que ambas interajam posteriormente, produzindo um disco de gás em torno de uma ou de ambas as estrelas. O disco lança jatos que inflam os lóbulos com o gás que sai.

Marca registrada

Outra hipótese popular relacionada é que a estrela menor do par pode se fundir com sua companheira estelar inchada e em rápida evolução. Essa configuração de estrela binária, de vida muito curta, também pode gerar jatos oscilantes, formando as saídas bipolares que são marca registrada comumente vista em nebulosas planetárias. No entanto, as estrelas companheiras suspeitas nessas nebulosas planetárias não foram diretamente observadas. Os pesquisadores sugerem que isso pode acontecer porque essas companheiras estão próximas ou já foram engolidas por estrelas gigantes vermelhas muito maiores e mais brilhantes.

A NGC 6302 exibe um padrão distinto em forma de S, visto em laranja avermelhado na imagem. Imagine um sprinkler (regador) de gramado girando loucamente, jogando dois riachos em forma de S. Nesse caso, não é água no ar, mas gás soprado em alta velocidade por uma estrela. E o “S” só aparece quando capturado pelo filtro de câmera do Hubble que registra emissão no infravermelho próximo de átomos de ferro ionizados. Essa emissão de ferro é indicativa de colisões energéticas entre ventos lentos e velozes, o que é mais comumente observado nos núcleos galácticos ativos e nos remanescentes de supernovas.

“Isto é muito raramente visto em nebulosas planetárias”, explicou o membro da equipe Bruce Balick, da Universidade de Washington em Seattle. “O mais importante é que a imagem mostra emissões de ferro que ventos rápidos e fora do eixo penetram em longa extensão na nebulosa como tsunamis, destruindo antigos aglomerados em seus caminhos e deixando apenas longas caudas de detritos.”

A imagem da NGC 7027, que se assemelha a um inseto reproduzido em joias, indica que ela estava lentamente inflando sua massa em padrões silenciosos, esféricos simétricos ou talvez espirais por séculos – até um tempo relativamente recente. “Algo recentemente deu errado no centro, produzindo um novo padrão de folha de trevo, com ‘balas’ de matéria disparando em direções específicas”, explicou Kastner.

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