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Telescópio Espacial James Webb vê a Nebulosa de Órion sob uma nova e impressionante luz

"Essas imagens têm detalhes tão incríveis que as examinaremos por muitos anos." - confira imagens!


Notícia

Por Robert Lea

Traduzido por Marco Centurion



Três imagens de regiões da Nebulosa de Órion capturadas pelo JWST mostrando a familiar região de formação estelar sob uma nova e vibrante luz. (Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA, E. Dartois, E. Habart, equipe PDRs4All ERS)

A Nebulosa de Órion pode ser um objeto celeste familiar e bem estudado, mas novas imagens do Telescópio Espacial James Webb (JWST) mostram esta nuvem de gás e poeira formadora de estrelas sob uma luz incrivelmente nova e vibrante. A Nebulosa de Órion, também conhecida como "Messier 42" (M42), está localizada a cerca de 1.500 anos-luz da Terra, na direção da constelação de Órion. Isso faz dela a maior e mais próxima região de formação estelar do nosso sistema solar.


Visível a olho nu sob céus escuros, a Nebulosa de Órion tem sido estudada ao longo da história humana, mas as imagens do JWST a mostram com um nível de detalhe sem precedentes. Em particular, o poderoso telescópio espacial focou na característica diagonal em forma de crista de gás e poeira no quadrante inferior esquerdo de M42, chamada de "Barra de Órion".


As imagens coletadas como parte do programa PDRs4All do JWST são valiosas não apenas por sua beleza impressionante. Este tesouro de dados permitirá que os cientistas explorem as condições muitas vezes caóticas que acompanham a formação de estrelas.


"Essas imagens têm detalhes tão incríveis que as examinaremos por muitos anos. Os dados são incríveis e servirão como referência para pesquisas em astrofísica por décadas. Até agora, exploramos apenas uma pequena fração dos dados, e isso já resultou em várias descobertas surpreendentes e importantes."

disse Els Peeters, astrofísico da Western University e investigador principal do PDRs4All



Nascimento de estrelas é caótico na Nebulosa de Órion


A formação estelar ocorre quando regiões densas em gigantescas nuvens de gás e poeira colapsam sob sua própria gravidade. Isso forma um "protostar" envolto em um casulo natal de gás e poeira remanescente de sua formação.


Protostars continuam a acumular material de seus envelopes natais até que tenham massa suficiente para desencadear a fusão nuclear de hidrogênio em hélio em seus núcleos. Este processo define uma estrela da sequência principal como o nosso sol, que passou por esse processo há cerca de 4,6 bilhões de anos.


A situação é mais complicada do que pode parecer inicialmente, pois essas regiões densas não têm todas o mesmo tamanho ou massa e não colapsam todas ao mesmo tempo.


"O processo de formação estelar é caótico porque regiões formadoras de estrelas contêm estrelas de diferentes massas em diferentes estágios de desenvolvimento, ainda embutidas em sua nuvem natal, e porque muitos processos físicos e químicos diferentes estão em jogo, influenciando uns aos outros"

explica Peeters.



A imagem do JWST da região nordeste do coração da Nebulosa de Órion. (Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA, E. Dartois, E. Habart, equipe PDRs4All ERS)

Um dos aspectos mais importantes para entender o gás e a poeira entre as estrelas, ou "meio interestelar", a partir do qual outras estrelas são criadas, é a física das regiões de fotodissociação, ou "PDRs" (a PDR no PDRs4All). A química e a física dos PDRs são determinadas pela interação da radiação ultravioleta de estrelas jovens e quentes com o gás e a poeira.


Na Nebulosa de Órion, esse bombardeio de radiação está criando estruturas como a Barra de Órion, que é essencialmente a borda de uma grande bolha esculpida por algumas das estrelas massivas que energizam a nebulosa.


"Os mesmos detalhes estruturais que conferem a essas imagens seu apelo estético revelam uma estrutura mais complicada do que pensávamos originalmente – com gás e poeira em primeiro e segundo plano tornando a análise um pouco mais difícil. Mas essas imagens são de tal qualidade que podemos separar bem essas regiões e revelar que a borda da Barra de Órion é muito íngreme, como uma enorme parede, conforme previsto pelas teorias."

 disse Emile Habart, membro da equipe PDRs4All da Universidade Paris-Saclay.



A Barra de Órion vista pelo JWST, bombardeada por radiação de estrelas jovens e quentes. (Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA, E. Dartois, E. Habart, equipe PDRs4All ERS)

O JWST permitiu aos pesquisadores não apenas ver a estrutura da Barra de Órion como nunca antes, mas o espectro de luz da Barra de Órion também permitiu determinar como sua composição química varia ao longo dela. Isso é possível porque elementos químicos absorvem e emitem luz em comprimentos de onda característicos, deixando suas assinaturas no espectro de luz que passa através do gás e poeira.


Isso ajudou a revelar a composição química em grande escala de M42, permitindo à equipe PDRs4All ver como a temperatura, a densidade e a intensidade do campo de radiação mudam através da nebulosa de Órion. A detecção de mais de 600 assinaturas químicas nos espectros da Nebulosa de Órion ao longo desta investigação pode melhorar significativamente os modelos de PDRs.


"O conjunto de dados espectroscópicos cobre uma área muito menor do céu em comparação com as imagens, mas contém muito mais informações. Uma imagem vale mais que mil palavras, mas nós, astrônomos, meio que brincamos ao dizer que um espectro vale mil imagens."

completa Peeters.


O James Webb deixa outros telescópios na poeira


A equipe PDRs4All também abordou um problema antigo com observações anteriores da Nebulosa de Órion. Trata-se de uma variação acentuada nas emissões da poeira na Barra de Órion, cuja origem não podia ser explicada. Esta investigação revelou que essa variação na emissão era resultado de um processo destrutivo na Barra de Órion, desencadeado pela radiação de estrelas jovens massivas.




Imagem do JWST capturando a região nordeste do aglomerado de Trapezium, o coração da Nebulosa de Órion. (Crédito da imagem: NASA/ESA/CSA, E. Dartois, E. Habart, equipe PDRs4All ERS)

"Os dados hiperespectrais nítidos do JWST contêm muito mais informações do que observações anteriores que claramente apontavam para a atenuação da radiação pela poeira e a destruição eficiente das menores partículas de poeira como a causa subjacente para essas variações,"

disse Meriem El Yajouri, membro da equipe e pesquisador pós-doutoral do Institut d’Astrophysique Spatiale.


A equipe PDRs4All também conseguiu identificar detalhes sobre emissões da Nebulosa de Órion provenientes de grandes moléculas contendo carbono conhecidas como hidrocarbonetos policíclicos aromáticos (PAHs). Estes são um dos maiores reservatórios de materiais à base de carbono no cosmos, que se acredita representar até 20% do carbono no universo. Como a única vida no cosmos de que temos conhecimento baseia-se no carbono, o estudo dos PAHs é extremamente relevante para a nossa compreensão da existência de vida em planetas que se formam ao redor de estrelas jovens. "Estamos estudando o que acontece com moléculas carbonáceas muito antes de o carbono chegar aos nossos corpos" acrescentou Cami.


As moléculas de PAH são duradouras devido à sua robustez e resiliência. Suas emissões são brilhantes, e o JWST é capaz de usar essas emissões para determinar que, mesmo com a resistência dos PAHs, a luz ultravioleta de estrelas jovens pode alterar essas emissões.


"Realmente é uma abundância de riquezas. Mesmo que essas grandes moléculas sejam consideradas muito resistentes, descobrimos que a radiação UV muda as propriedades gerais das moléculas que causam a emissão."

finaliza Peeters.


Isso revelou que a radiação ultravioleta quebra moléculas de carbono menores enquanto moléculas maiores têm suas emissões alteradas. Esses efeitos são vistos em diferentes extremos através da Nebulosa de Órion, movendo-se de ambientes protegidos para regiões mais expostas.


"O que torna a Barra de Órion verdadeiramente única é sua geometria em perfil, nos dando uma visão privilegiada para estudar em detalhes os diferentes processos físicos e químicos que ocorrem à medida que nos movemos da região ionizada, para as regiões muito mais protegidas onde o gás molecular pode se formar"

disse Jan Cami, membro da equipe PDRs4All e pesquisador da Western University.


Usar aprendizado de máquina para avaliar os PAHs revelou que, mesmo quando a luz ultravioleta não quebra essas moléculas, ela pode alterar sua estrutura. "Esses artigos revelam uma espécie de sobrevivência do mais apto em nível molecular nos ambientes mais extremos do espaço" concluiu Cami. A pesquisa da equipe foi publicada em uma série de seis artigos na revista Astronomy & Astrophysics.



Artigo encontrado em space.com (originalmente publicado em 18/05/2024)

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