Astrónomos combinaram duas décadas de observações do Hubble para realizar um filme sem precedentes que revela detalhes nunca antes vistos do nascimento angustiante de novas estrelas. Isto proporciona novas informações sobre a formação de estrelas como o Sol.
As estrelas não são tímidas quando anunciam nascimentos. Expelem jactos energéticos de gás brilhante que viajam pelo espaço a velocidades supersónicas e em direcções opostas.
Embora os astrónomos há décadas que observam imagens de jactos estelares, graças ao Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, agora conseguem ver filmes.
Uma equipa internacional de cientistas, liderada pelo astrónomo Patric Hartigan da Universidade Rice em Houston, EUA, recolheu suficientes imagens a alta-resolução com o Hubble, ao longo de um período de 14 anos, para fazer filmes de jovens jactos expelidos por três estrelas.
As imagens em movimento oferecem uma visão única dos fenómenos estelares que se movem e mudam em apenas alguns anos. A maioria dos processos astronómicos evolui em escalas de tempo muito maiores do que a vida humana.
Os filmes revelam o movimento dos fluxos rápidos à medida que viajam pelos ambientes interestelares. Detalhes nunca-antes-vistos na estrutura dos jactos incluem nós de gás brilhante e ténue e colisões entre material rápido e lento, que criam características brilhantes com a forma de uma ponta de uma seta. Estes fenómenos providenciam pistas acerca dos estágios finais do nascimento de uma estrela, proporcionando um olhar íntimo sobre o comportamento do Sol há 4,5 mil milhões de anos atrás.
"Pela primeira vez podemos realmente observar como estes jactos interagem com os seus arredores ao ver estes filmes," afirma Hartigan. "Estas interacções dizem-nos como as estrelas jovens influenciam os ambientes a partir dos quais se formam. Com filmes como estes, podemos agora comparar observações de jactos com aqueles produzidos por simulações computacionais e experiências laboratoriais para ver quais os aspectos das interacções compreendemos e quais não compreendemos."
Os resultados da equipa de Hartigan foram publicados na edição de 20 de Julho de 2011 da revista Astrophysical Journal.
Os jactos são uma fase activa mas curta da formação estelar, que dura apenas cerca de 100.000 anos. São chamados objectos Herbig-Haro (HH), em honra dos astrónomos George Herbig e Guillermo Haro, que estudaram estes fluxos nos anos 50. Os astrónomos ainda não sabem qual o papel que os jactos desempenham no processo de formação estelar ou exactamente como a estrela os despoleta.
Uma estrela forma-se a partir de uma nuvem colapsante e fria de hidrogénio gasoso. À medida que a estrela cresce, atrai gravitacionalmente mais matéria, criando um grande disco rodopiante de gás e poeira em seu redor. Eventualmente podem nascer daí planetas à medida que a poeira e gás se aglomera.
O material do disco gradualmente espirala para a estrela e escapa como jactos a alta velocidade ao longo dos eixos de rotação da estrela. Os velozes jactos podem inicialmente estar confinados a feixes estreitos devido ao campo magnético da estrela. A fase de jactos pára quando o disco fica sem material, normalmente alguns milhões de anos após o nascimento da estrela.
Hartigan e seus colegas usaram a câmara WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) a bordo do Hubble para estudar os jactos HH 1, HH 2, HH 34, HH 46 e HH 47. HH 1-HH 2 e HH 46-HH 47 são pares de jactos expelidos em direcções opostas por estrelas individuais. O Hubble seguiu os jactos ao longo de três épocas: HH 1 e HH 2 em 1994, 1997 e 2007; HH 34 em 1994, 1998 e 2007; e HH 46 e HH 47 em 1994, 1999 e 2008. Os jactos têm aproximadamente dez vezes o tamanho do Sistema Solar e viajam a mais de 700.000 km/h.
Todos os jactos estão mais ou menos a 1350 anos-luz da Terra. HH 34, HH 1 e HH 2 residem perto da Nebulosa de Orionte, no hemisfério Norte. HH 46 e HH 47 encontram-se na constelação do hemisfério Sul da Vela.
Graças a software informático que compilou e aglomerou estas observações, obtidas ao longo de muitos anos, os cientistas conseguiram construir filmes que mostram movimento contínuo. Os filmes suportam observações prévias que revelaram que os jactos gémeos não são ejectados numa corrente constante, tal como água que sai de uma mangueira. Ao invés, são lançados esporadicamente em aglomerados. A estrutura "gota-a-gota" dos jactos pode ser uma espécie de pulso, que regista os episódios da queda de material para a estrela.
Os filmes mostram que o gás nos jactos move-se a velocidades diferentes, tal como trânsito numa estrada. Quando as bolhas velozes colidem com o gás na "fila mais lenta", surgem ondas de choque à medida que o material aquece. As ondas de choque são zonas de material similar, como que produzidas pela passagem da proa de um navio pela água. Em HH 2, por exemplo, podem ser vistas várias ondas de choque onde vários aglomerados velozes chocaram como carros no trânsito. Noutro jacto, HH 34, um grupo de ondas de choque revela regiões que aumentam e diminuem de brilho com o passar do tempo, à medida que o material aquecido arrefece onde as ondas de choque se intersectam.
Noutras áreas dos jactos, formam-se ondas de choque a partir de encontros com a densa nuvem de gás em redor. Em HH 1 uma onda de choque aparece no topo do jacto à medida que raspa o limite de uma densa nuvem de gás. Novos e brilhantes nós de material também aparecem. Estes nós podem representar gás da nuvem que é varrida pelo jacto, tal como um rio puxa lama da linha costeira.
Os filmes também providenciam evidências que a natureza inerente dos jactos começa perto das estrelas recém-nascidas. Em HH 34, Hartigan traçou um nó brilhante até cerca de 14 mil milhões de quilómetros da estrela.
"No seu conjunto, os nossos resultados pintam os jactos como objectos extraordinariamente diversos que sofrem interacções altamente estruturadas entre o material dentro do fluxo e entre o jacto e o gás em redor," explica Hartigan. "Isto contrasta com grande parte das simulações actuais, que caracterizam os jactos como sistemas constantes."
Os detalhes revelados pelo Hubble foram tão complexos que Hartigan consultou especialistas em dinâmica de fluídos do Laboratório Nacional de Los Alamos no Estado do Novo México, da Divisão de Armas Nucleares do Reino Unido, e da General Atomics em San Diego, na Califórnia, bem como especialistas informáticos da Universidade de Rochester em Nova Iorque. Motivada pelos resultados do Hubble, a equipa de Hartigan conduz agora experiências laboratoriais no complexo Omega Laser em Nova Iorque para compreender como os jactos supersónicos interagem com o seu ambiente.
"A nossa colaboração explorou não só grandes complexos laser como o Omega, mas também simulações computacionais desenvolvidas para a pesquisa de fusão nuclear," explica Paula Rosen da Divisão de Armas Nucleares do Reino Unido, co-autora da pesquisa. "Ao usar estes métodos experimentais, conseguimos identificar aspectos físicos que os astrónomos negligenciaram - e é excitante saber que o que fazemos em laboratórios cá na Terra pode explicar fenómenos complexos em jactos estelares a milhares de anos-luz de distância. No futuro, até mesmo grandes lasers, como o NIF (National Ignition Facility) do Laboratório Nacional Lawrence Livermore na Califórnia, serão capazes de explorar os processos nucleares que têm lugar dentro das estrelas."
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Notícias relacionadas:
NASA (comunicado de imprensa)
ESA (comunicado de imprensa)
Artigo científico (formato PDF)
HubbleSite
SPACE.com
Universe Today
PHYSORG.com - 1
PHYSORG.com - 2
SpaceRef
National Geographic
Wired
UPI.com
Filmes dos objectos HH:
HH 47 (ESA)
HH 47 - 2 (ESA)
HH 34 (ESA)
HH 34 - 2 (ESA)
HH 2 (ESA)
HH 1 (ESA)
Reportagem - ESA
Reportagem - STScI
Objecto Herbig-Haro:
Wikipedia
JACH
Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
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