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O TELESCÓPIO WEBB CAPTURA UMA TARÂNTULA CÓSMICA
9 de setembro de 2022

 


Neste mosaico que se estende por 340 anos-luz, o NIRCam exibe a região da Nebulosa da Tarântula numa nova luz, incluindo dezenas de milhares de jovens estrelas nunca antes vistas que anteriormente estavam envoltas em poeira cósmica. A região mais ativa parece brilhar com estrelas jovens massivas, em tons de azul pálido. Espalhadas entre elas estão ainda estrelas embebidas, aparecendo vermelhas, ainda por emergir do casulo poeirento da nebulosa. O NIRCam é capaz de detetar estas estrelas empoeiradas graças à sua resolução sem precedentes em comprimentos de onda no infravermelho próximo.
Na parte superior esquerda do enxame de estrelas jovens, e no topo da cavidade da nebulosa, uma estrela mais velha exibe de forma proeminente os oito picos de difracção distintos do NIRCam, um artefacto da estrutura do telescópio. Seguindo o pico central superior desta estrela para cima, quase aponta para uma bolha distinta na nuvem. As jovens estrelas ainda rodeadas de material poeirento estão a soprar esta bolha, começando a esculpir a sua própria cavidade. Os astrónomos utilizaram dois espectrógrafos do Webb para observar mais de perto esta região e determinar a composição química da estrela e do gás que a rodeia. Esta informação espectral dirá aos astrónomos mais sobre a idade da nebulosa e quantas gerações de nascimento estelar já viu.
Mais longe da região central de estrelas jovens e quentes, o gás mais frio ganha a cor da ferrugem, dizendo aos astrónomos que a nebulosa é rica em hidrocarbonetos complexos. Este gás denso é o material que irá formar as futuras estrelas. À medida que os ventos das estrelas massivas varrem o gás e a poeira, parte vai acumular-se e, com a ajuda da gravidade, formarão novas estrelas.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI

 

Milhares de jovens estrelas nunca antes vistas foram avistadas num berçário estelar chamado 30 Doradus, capturado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA. Apelidada de Nebulosa da Tarântula devido ao aspeto dos seus filamentos empoeirados em imagens telescópicas anteriores, a nebulosa há muito que é uma das favoritas dos astrónomos que estudam a formação das estrelas. Além de estrelas jovens, o Webb revela distantes galáxias de fundo, bem como a estrutura detalhada e composição do gás e poeira da nebulosa.

A apenas 161.000 anos-luz de distância na Grande Nuvem de Magalhães, a Nebulosa da Tarântula é a maior e mais brilhante região de formação estelar no Grupo Local, as galáxias mais próximas da nossa Via Láctea. É o lar das estrelas mais quentes e massivas conhecidas. Os astrónomos focaram três dos instrumentos infravermelhos de alta resolução do Webb na Tarântula. Vista com o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb, a região assemelha-se ao lar escavado de uma tarântula, forrado com a sua seda. A cavidade da nebulosa centrada na imagem do NIRCam foi esvaziada pela radiação borbulhante de um enxame de estrelas jovens massivas, que cintilam em azul pálido na imagem. Apenas as áreas circundantes mais densas da nebulosa resistem à erosão pelos poderosos ventos estelares destas estrelas, formando pilares que parecem apontar de volta para o enxame. Estes pilares contêm protoestrelas em formação, que acabarão por emergir dos seus casulos empoeirados e tomar a sua vez de esculpir a nebulosa.

O NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb apanhou uma estrela muito jovem a fazer exatamente isso. Os astrónomos pensavam anteriormente que esta estrela poderia ser um pouco mais velha e já no processo de limpar uma bolha à sua volta. Contudo, o NIRSpec mostrou que a estrela estava apenas a começar a emergir do seu pilar e ainda mantinha uma nuvem isolante de poeira em redor. Sem os espectros de alta resolução do Webb em comprimentos de onda infravermelhos, este episódio de formação estelar em ação não poderia ter sido revelado.

A região assume uma aparência diferente quando vista em comprimentos de onda infravermelhos mais longos, detetados pelo MIRI (Mid-infrared Instrument) do Webb. As estrelas quentes desvanecem e o gás e poeira mais frios brilham. Dentro das nuvens dos berçários estelares, pontos de luz indicam protoestrelas embebidas, ainda ganhando massa. Enquanto comprimentos de onda mais curtos são absorvidos ou dispersados por grãos de poeira na nebulosa e, portanto, nunca chegam ao Webb para serem detetados, os mais longos comprimentos de onda infravermelhos médios penetram essa poeira, em última análise revelando um ambiente cósmico nunca antes visto.

Uma das razões pelas quais a Nebulosa da Tarântula é interessante para os astrónomos é que a nebulosa tem um tipo de composição química semelhante às gigantescas regiões de formação estelar observadas no "meio-dia cósmico" do Universo, quando o cosmos tinha apenas alguns milhares de milhões de anos e a formação de estrelas estava no seu auge. As regiões de formação estelar na nossa Galáxia, a Via Láctea, não produzem estrelas ao mesmo ritmo furioso que a Nebulosa da Tarântula e têm uma composição química diferente. Isto torna a Tarântula o exemplo mais próximo (ou seja, mais fácil de ver em detalhe) do que estava a acontecer no Universo ao atingir o seu brilhante "meio-dia". O Webb vai proporcionar aos astrónomos a oportunidade de comparar e contrastar as observações da formação estelar na Nebulosa da Tarântula com as observações profundas do telescópio de galáxias distantes aquando do verdadeiro meio-dia cósmico.

Apesar dos milhares de anos de observação astronómica da humanidade, o processo de formação estelar ainda guarda muitos mistérios - muitos deles devido à nossa incapacidade anterior de obter imagens nítidas do que estava a acontecer por detrás das espessas nuvens dos berçários estelares. O Webb já começou a revelar um Universo nunca antes visto e está apenas a começar a reescrever a história da formação estelar.

 

 

 


Nos comprimentos de onda mais longos da luz capturada pelo seu instrumento MIRI, o Webb concentra-se na área em redor do enxame de estrelas centrais e revela uma visão muito diferente da Nebulosa da Tarântula. Nesta luz, o brilho das jovens estrelas quentes do enxame desvanecem e o gás e poeira ficam mais brilhantes. Abundantes hidrocarbonetos iluminam as superfícies de poeira, mostradas em azul e púrpura. Grande parte da nebulosa assume uma aparência mais fantasmagórica e difusa porque a radiação infravermelha média é capaz de mostrar mais do que está a acontecer mais profundamente dentro das nuvens. As protoestrelas ainda incorporadas aparecem no interior dos seus casulos empoeirados, incluindo um grupo brilhante na margem superior da imagem, à esquerda do centro.
Outras áreas aparecem escuras, como no canto inferior direito da imagem. Isto indica as áreas mais densas de poeira na nebulosa, que mesmo os comprimentos de onda infravermelhos médios não conseguem penetrar. Estes podem ser os locais de formação futura, ou atual, de estrelas.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI


Comparação lado a lado da mesma região da Nebulosa da Tarântula que faz sobressair as diferenças entre as imagens no infravermelho próximo (próximo da cor vermelha no espectro visível, à esquerda) e médio (mais longe da cor vermelha no espectro visível, à direita) do Webb. Cada porção do espectro electromagnético revela e esconde características diferentes, tornando os dados em diferentes comprimentos de onda valiosos para os astrónomos para a compreensão da física em curso.
A imagem obtida pelo NIRCam do Webb (esquerda) apresenta características brilhantes e quentes, como o enxame cintilante de estrelas jovens massivas e a estrela brilhante à sua esquerda superior, apresentando os distintos picos de difração do Webb. Estrelas jovens e emergentes brilham a azul, enquanto pontos vermelhos dispersos indicam estrelas que ainda se encontram envoltas em poeira. A estrutura na nebulosa, esculpida pelos ventos estelares das enormes estrelas jovens, é intrincadamente detalhada.
Na vista do instrumento MIRI do Webb, as estrelas jovens quentes desvanecem e o gás mais frio é o foco da atenção. Grande parte da nebulosa assume uma aparência fantasmagórica no infravermelho médio, porque estes comprimentos de onda de luz mais longos são capazes de penetrar as nuvens de poeira e alcançar o Webb. Surgem bolhas anteriormente escondidas e estrelas empoeiradas. Uma bolha particularmente proeminente, de forma esférica - sendo soprada por uma estrela recém-nascida - aparece na imagem MIRI mesmo à direita do enxame de estrelas centrais agora escurecidas.
Outra diferença entre as duas imagens é o aparecimento da estrela brilhante e solitária no topo da cavidade da nebulosa. Na imagem MIRI (à direita) a estrela é mais fraca em relação à nebulosa circundante, pelo que o brilho e a distorção dos picos de difração do Webb são muito menos proeminentes.
No meio do enxame central de estrelas jovens, um aglomerado denso de gás é claramente visível em ambas as imagens - é um dos últimos e densos remanescentes da nebulosa que os ventos estelares das estrelas jovens do enxame ainda não corroeram.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI


O NIRSpec do Webb revela o que se passa realmente numa região intrigante da Nebulosa da Tarântula. Os astrónomos focaram o poderoso instrumento no que parecia ser uma pequena bolha na imagem pelo NIRCam do Webb. No entanto, os espectros revelam uma imagem muito diferente de uma jovem estrela a soprar uma bolha no seu gás circundante.
A assinatura do hidrogénio atómico, mostrada a azul, aparece na própria estrela mas não imediatamente à sua volta. Em vez disso, aparece fora da "bolha", que os espectros mostram estar realmente "cheia" de hidrogénio molecular (verde) e hidrocarbonetos complexos (vermelho). Isto indica que a bolha é na realidade o topo de um denso pilar de poeira e gás que está a ser rebentado pela radiação do enxame de estrelas jovens massivas para baixo e para a sua direita (ver a imagem completa do NIRCam). Não aparece como um pilar como algumas outras estruturas na nebulosa, porque não há muito contraste de cor com a área que o rodeia.
O forte vento estelar das estrelas jovens massivas da nebulosa está a quebrar moléculas fora do pilar, mas no interior são preservadas, formando um casulo confortável para a estrela. Esta estrela é ainda demasiado jovem para estar a limpar o seu ambiente ao soprar bolhas - o NIRSpec capturou-a apenas começando a emergir da nuvem protectora a partir da qual foi formada. Sem a resolução do Webb no infravermelho, a descoberta deste nascimento estelar, em ação, não teria sido possível.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI


// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
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New Scientist
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CNN
Gizmodo

Formação estelar:
Wikipedia

30 Doradus (Nebulosa da Tarântula):
Wikipedia
SEDS

Grande Nuvem de Magalhães:
Wikipedia

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