1249: Novas imagens, utilizando dados de telescópios aposentados, revelam características ocultas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A Grande Nuvem de Magalhães é um satélite da Via Láctea, contendo cerca de 30 mil milhões de estrelas. Vista aqui no infravermelho distante e no rádio, a poeira fria e quente da Grande Nuvem de Magalhães é mostrada a verde e azul, respectivamente, com o gás hidrogénio a vermelho.
Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/CSIRO/C. Clark (STScI)

Novas imagens utilizando dados de missões da ESA e da NASA mostram a poeira que preenche o espaço entre as estrelas em quatro das galáxias mais próximas da nossa própria Via Láctea. Mais do que impressionantes, as fotos são também um tesouro científico, dando uma ideia de como a densidade das nuvens de poeira pode variar drasticamente dentro de uma galáxia.

Com uma consistência semelhante à do fumo, a poeira é criada por estrelas moribundas e é um dos materiais que formam novas estrelas. As nuvens de poeira observadas pelos telescópios espaciais são constantemente moldadas pela explosão de estrelas, ventos estelares e pelos efeitos da gravidade.

Quase metade de toda a luz das estrelas no Universo é absorvida pela poeira. Muitos dos elementos químicos pesados essenciais à formação de planetas como a Terra estão presos em grãos de poeira no espaço interestelar. Assim, a compreensão da poeira é uma parte essencial da compreensão do nosso Universo.

As novas observações foram possíveis através do trabalho do Observatório Espacial Herschel da ESA, que operou de 2009 a 2013. O JPL da NASA, no sul da Califórnia, EUA, contribuiu com peças-chave de dois instrumentos na nave espacial. Os instrumentos super-frios do Herschel foram capazes de detectar o brilho térmico da poeira, que é emitido como luz infravermelha distante, uma gama de comprimentos de onda mais longos do que o que os olhos humanos conseguem detectar.

As imagens da poeira interestelar, pelo Herschel, fornecem vistas de alta resolução de detalhes finos nestas nuvens, revelando intrincadas subestruturas. Mas a forma como o telescópio espacial foi concebido significava que muitas vezes não conseguia detectar a luz de nuvens mais espalhadas e difusas, especialmente nas regiões exteriores das galáxias, onde o gás e a poeira se tornam esparsos e, portanto, mais ténues.

Para algumas galáxias próximas, isso significava que o Herschel perdia até 30% de toda a luz emitida pela poeira. Com uma lacuna tão significativa, os astrónomos esforçavam-se por utilizar os dados do Herschel para compreender como a poeira e o gás se comportavam nestes ambientes.

Para preencher os mapas de poeira do Herschel, as novas imagens combinam dados de três outras missões: o aposentado Observatório Planck da ESA, juntamente com duas missões da NASA igualmente reformadas, o IRAS (Infrared Astronomical Satellite) e o COBE (Cosmic Background Explorer).

As imagens mostram a Galáxia de Andrómeda, também conhecida como M31; a galáxia do Triângulo, ou M33; e a Grande e Pequena Nuvem de Magalhães – galáxias anãs que orbitam a Via Láctea que não têm a estrutura espiral das galáxias de Andrómeda e do Triângulo. Todas as quatro estão a menos de 3 milhões de anos-luz da Terra.

Nas imagens, o vermelho indica o gás hidrogénio, o elemento mais comum no Universo. Estes dados foram recolhidos utilizando múltiplos radiotelescópios localizados em todo o globo. A imagem da Grande Nuvem de Magalhães mostra uma cauda vermelha a sair em baixo e à esquerda, que foi provavelmente criada quando colidiu com a Pequena Nuvem de Magalhães há cerca de 100 milhões de anos.

As bolhas de espaço vazio indicam regiões onde as estrelas se formaram recentemente, porque ventos intensos das estrelas recém-nascidas sopram a poeira e o gás circundantes. A luz verde à volta das orlas dessas bolhas indica a presença de poeira fria que se acumulou como resultado destes ventos. A poeira mais quente, vista a azul, indica onde as estrelas estão a formar-se ou outros processos que aqueceram a poeira.

Muitos elementos pesados na natureza – incluindo carbono, oxigénio e ferro – podem ficar presos a grãos de poeira e a presença de elementos diferentes muda a forma como a poeira absorve a luz das estrelas. Isto, por sua vez, afecta a visão que os astrónomos têm de eventos como a formação estelar.

Nas nuvens mais densas de poeira, quase todos os elementos pesados podem ficar presos em grãos de poeira, o que aumenta a relação poeira-gás. Mas em regiões menos densas, a radiação destrutiva das estrelas recém-nascidas ou as ondas de choque da explosão de estrelas esmaga os grãos de poeira e devolve alguns desses elementos pesados trancados de volta ao gás, alterando mais uma vez a proporção.

Os cientistas que estudam o espaço interestelar e a formação estelar querem compreender melhor este ciclo contínuo. As imagens do Herschel mostram que a relação poeira-gás pode variar dentro de uma única galáxia até um factor de 20, muito mais do que anteriormente estimado.

“Estas imagens melhoradas do Herschel mostram-nos que os ‘ecossistemas’ de poeira nestas galáxias são muito são muito dinâmicos,” disse Christopher Clark, astrónomo do STScI (Space Telescope Science Institute) em Maryland, que liderou o trabalho de criação das novas imagens.

Astronomia On-line
21 de Junho de 2022


 

1230: A teia cósmica da Tarântula: astrónomos mapeiam formação estelar em nebulosa fora da nossa Galáxia

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta imagem composta mostra a região de formação estelar 30 Doradus, também conhecida por Nebulosa da Tarântula. A imagem de fundo, obtida no infravermelho, é já por si só uma imagem composta: foi capturada pelo instrumento HAWK-I montado no VLT (Very Large Telescope) e pelo VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), ambos do ESO, e mostra estrelas brilhantes e nuvens cor de rosa claras de gás quente. Os traços brilhantes vermelhos/amarelos que estão sobrepostos na imagem vêm das observações rádio obtidas pelo ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e revelam regiões de gás denso e frio, com o potencial de colapsar e formar novas estrelas. Foi a estrutura em teia muito característica das nuvens de gás que levou os astrónomos a dar a esta nebulosa o nome de tarântula.
Crédito: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Wong et al., ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey; reconhecimento – Cambridge Astronomical Survey Unit

Com o auxílio do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), os astrónomos revelaram detalhes intrincados de 30 Doradus, uma região de formação estelar também conhecida por Nebulosa da Tarântula. Numa imagem de alta resolução divulgada anteontem pelo ESO (Observatório Europeu do Sul), que inclui dados ALMA, vemos a nebulosa numa nova luz, com nuvens de gás que nos mostram como é que as estrelas massivas dão forma a esta região.

“Estes fragmentos podem ser os restos de nuvens, anteriormente grandes e que foram despedaçadas pelas enormes energias emitidas por estrelas jovens massivas, num processo a que chamamos feedback,” disse Tony Wong, que liderou o trabalho de investigação sobre 30 Doradus apresentado no Encontro da Sociedade Astronómica Americana e publicado na revista da especialidade The Astrophysical Journal.

Os astrónomos pensavam inicialmente que o gás existente nestas regiões estivesse demasiado disperso e sobrecarregado por este feedback turbulento para que a gravidade o conseguisse aglomerar para formar novas estrelas. No entanto, os novos dados revelaram também filamentos muito densos onde o papel da gravidade é significativo.

“Os nossos resultados mostram que, até na presença de feedbacks muito fortes, a gravidade consegue exercer uma influência forte, permitindo a continuação da formação estelar,” acrescenta Wong, professor da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, EUA.

Situada na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da nossa própria Via Láctea, a Nebulosa da Tarântula é uma das regiões de formação estelar mais brilhantes e activas da nossa vizinhança galáctica, a cerca de 170.000 anos-luz de distância da Terra.

No seu coração encontram-se algumas das estrelas mais massivas conhecidas, algumas com mais de 150 vezes a massa do nosso Sol, o que faz desta região o local ideal para estudar como é que as nuvens de gás colapsam sob a acção da gravidade para formar novas estrelas.

“O que torna 30 Doradus única é o facto de se encontrar suficientemente perto de nós para podermos estudar com todo o detalhe como é que as estrelas se formam e, no entanto, as suas propriedades são semelhantes àquelas encontradas em galáxias muito distantes, quando o Universo era jovem,” explica Guido De Marchi, cientista na Agência Espacial Europeia (ESA) e co-autor do artigo que apresenta estes resultados.

“Graças a 30 Doradus, podemos estudar como é que as estrelas se formavam há 10 mil milhões de anos atrás, na época em que nasceram a maioria das estrelas do Universo.”

Apesar da maior parte dos estudos anteriores relativos à Nebulosa da Tarântula se terem focado essencialmente em regiões do seu centro, os astrónomos já sabiam desde há muito que a formação de estrelas massivas ocorre também noutros lados. Para compreender melhor este processo, a equipa levou a cabo observações de alta resolução que cobrem uma grande região da nebulosa.

Com o auxílio do ALMA, os investigadores fizeram medições da emissão de monóxido de carbono gasoso, conseguindo assim mapear as enormes nuvens de gás frio da nebulosa que colapsam para dar origem a novas estrelas — e observar como é que se vão modificando à medida que enormes quantidades de energia vão sendo libertadas por essas novas estrelas.

“Estávamos à espera de descobrir que as partes da nebulosa mais próximas das estrelas jovens massivas mostrassem os sinais mais claros da gravidade a ser ultrapassada pelo feedback,” disse Wong. “Em vez disso, descobrimos que a gravidade continua a desempenhar um papel importante mesmo nas regiões da nebulosa que estão muito expostas ao feedback — pelo menos nas partes suficientemente densas.”

Na imagem divulgada pelo ESO, vemos os novos dados ALMA sobrepostos a uma imagem infravermelha da mesma região que mostra estrelas brilhantes e nuvens de gás quente cor-de rosa claras, obtida anteriormente com o VLT (Very Large Telescope) e o VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), ambos do ESO.

A imagem composta mostra uma forma distinta de teia nas nuvens de gás da Nebulosa da Tarântula, o que deu precisamente origem ao seu nome. Os novos dados ALMA correspondem aos traços brilhantes vermelhos e amarelos que vemos na imagem: gás denso muito frio que pode um dia colapsar e formar estrelas.

A nova investigação dá-nos pistas importantes sobre como é que a gravidade se comporta nas regiões de formação estelar da Nebulosa da Tarântula, no entanto o trabalho está longe de chegar ao fim. “Há ainda muito trabalho a fazer com este conjunto de dados e é por isso mesmo que estamos a divulgá-lo publicamente de modo a que outros investigadores possam levar a cabo os seus próprios estudos,” conclui Wong.

Astronomia On-line
17 de Junho de 2022