NOVAS MOLÉCULAS À VOLTA DE ESTRELAS ANTIGAS
20 de Junho de 2014
Usando o observatório espacial Herschel, astrónomos descobriram uma molécula vital para a formação de água, por entre as cinzas de estrelas moribundas, semelhantes ao nosso Sol.
Quando estrelas pequenas a médias, como o nosso Sol, se aproximam do fim de vida, acabam por se tornar em densas anãs brancas. Neste processo, libertam para o espaço as suas camadas exteriores de poeira e gás, criando um caleidoscópio de complicados padrões, conhecido como nebulosas planetárias.
Na verdade, não têm nada que ver com planetas, mas foram 'baptizadas' no final do século XVIII pelo astrónomo William Herschel porque, no seu telescópio, pareciam-se com objectos circulares ondulados, em certa medida como os planetas do nosso Sistema Solar.
Mais de dois séculos depois, as nebulosas planetárias estudadas com o telescópio com o seu nome, o observatório espacial Herschel, levaram a uma descoberta impressionante.
Tal como as grandes explosões de estrelas mais pesadas, as supernovas, a morte das estrelas que formam as nebulosas planetárias também enriquecem o ambiente interestelar à sua volta com elementos que serão a base da nova geração de estrelas.
Enquanto as supernovas são capazes de dar origem aos elementos mais pesados, as nebulosas planetárias contêm uma grande porção de elementos mais leves, 'elementos da vida', como o carbono, azoto e oxigénio, formados pela fusão nuclear na sua estrela.
Uma estrela como o Sol vai queimando hidrogénio no seu centro durante milhares de milhões de anos. Quando o combustível começa a acabar, a estrela central começa a inchar, tornando-se numa gigante vermelha, ficando instável e perdendo a sua camada exterior, formando uma nebulosa planetária.
O centro da estrela acaba por se tornar numa anã branca, libertando radiação ultravioleta para as redondezas.
A radiação intensa pode destruir moléculas que tinham sido ejectadas pela estrela e que estão ligadas nos aglomerados ou anéis de material vistos na periferia das nebulosas planetárias.
Pensava-se ainda que esta dura radiação restringia a formação de novas moléculas naquelas regiões.
Mas em dois estudos separados, com base em observações do Herschel, os astrónomos descobriram que uma molécula vital à formação de água parece apreciar este ambiente difícil e até é possível que dependa do mesmo para se formar. A molécula, conhecida como OH+, é uma combinação, carregada positivamente, de um átomo de oxigénio e de um átomo de hidrogénio.
Num estudo, conduzido por Isabel Aleman, da Universidade de Leiden, na Holanda, foram analisadas 11 nebulosas planetárias e as moléculas foram encontradas em apenas três.
Em comum: as temperaturas mais elevadas, à volta dos 100.000ºC.
"Pensamos que uma pista essencial é a presença de densos aglomerados de gás e poeira, que são iluminados por UV e raios-X, emitidos pelo centro quente da estrela," diz Aleman.
"A radiação de alta energia interage com os aglomerados para desencadear reacções químicas que levam à formação de novas moléculas."
Entretanto, outro estudo liderado pela Dra. Mireya Etxaluze do Instituto de Ciência dos Materiais em Madrid, Espanha, focou-se na Nebulosa Hélix, uma das nebulosas planetárias mais próximas do nosso Sistema Solar, a uma distância de 700 anos-luz.
A estrela central tem cerca de metade da massa do nosso Sol, mas tem uma temperatura muito mais alta que ronda os 120.000ºC. Os invólucros expulsos da estrela, que em imagens ópticas fazem lembrar um olho humano, são conhecidos por conter uma grande variedade de moléculas.
O Herschel mapeou a presença da molécula fundamental em toda a Nebulosa Hélix, e descobriu que é mais abundante em locais onde as moléculas de monóxido de carbono, previamente ejectadas pela estrela, têm mais probabilidade de ser destruídas pela forte radiação ultravioleta.
Uma vez que os átomos de oxigénio estejam livres do monóxido de carbono, estão disponíveis para fabricar moléculas de oxigénio-hidrogénio, reforçando ainda mais a hipótese de que a radiação UV pode estar promovendo a sua criação.
Os dois estudos são os primeiros a identificar esta molécula crítica e necessária para a formação da água em nebulosas planetárias, embora ainda não se saiba se as condições realmente permitem a continuação da formação de água.
"A proximidade da Nebulosa Hélix significa que temos um laboratório natural à nossa porta cósmica para estudar em mais detalhe a química destes objectos e o seu papel na reciclagem de moléculas no meio interestelar," afirma a Dra. Etxaluze.
"O Herschel traçou a água por todo o Universo, desde nuvens de formação de estelar até à cintura de asteróides do nosso próprio Sistema Solar," afirma Göran Pilbratt, cientista do projecto Herschel da ESA.
"Agora até descobrimos que estrelas como o Sol podem contribuir para a formação da água no Universo, mesmo quando estão às portas da morte."
Esta imagem apresenta a Nebulosa Hélix em primeiro lugar em comprimentos de onda ópticos, pelo Hubble, depois pelo instrumento SPIRE do Herschel em comprimentos de onda que rondam os 250 micrómetros. É também mostrado um espectro da região identificada na imagem, que mostra uma clara assinatura da emissão de CO e OH+ nas regiões exteriores e mais densas da nebulosa planetária. O ião molecular OH+ é necessário para a formação da água, e o observatório espacial Herschel é o primeiro a detectá-lo em nebulosas planetárias - o produto de estrelas moribundas do género do Sol.
Crédito: imagem do Hubble: NASA/ESA/C.R. O'Dell (Universidade Vanderbilt), M. Meixner & P. McCullough (STScI); dados do Herschel: ESA/Herschel/SPIRE/Consórcio MESS/M. Etxaluze et al.
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A Nebulosa do Anel em comprimentos de onda ópticos, pelo Hubble, com dados adquiridos pelos instrumentos SPIRE e PACS do Herschel entre os 51 e 672 micrómetros da região identificada. Os espectros foram cortados e as escalas foram esticadas em ordem a mostrar a emissão do OH+, um ião molecular importante para a formação da água.
Crédito: imagem do Hubble: NASA/ESA/C. Robert O'Dell (Universidade Vanderbilt); dados do Herschel: ESA/Herschel/PACS & SPIRE/Estudo HerPlaNS/I. Aleman et al.
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Imagem da Nebulosa Hélix usando o instrumento SPIRE do Herschel a comprimentos de onda que rondam os 250 micrómetros, sobrepostos numa imagem da nebulosa pelo Hubble. O espectro corresponde à região exterior da Nebulosa Hélix realçada na imagem do SPIRE. Identifica o ião molecular OH+, necessário para a formação da água.
Crédito: imagem do Hubble: NASA/ESA/C.R. O'Dell (Universidade Vanderbilt), M. Meixner & P. McCullough (STScI); dados do Herschel: ESA/Herschel/SPIRE/Consórcio MESS/M. Etxaluze et al.
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