O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA revelou novos pormenores do núcleo da Nebulosa Borboleta, NGC 6302. Desde o toro denso e poeirento que rodeia a estrela escondida no centro da nebulosa até aos seus jatos, as observações do Webb revelam muitas novas descobertas que pintam um retrato nunca antes visto de uma nebulosa planetária dinâmica e estruturada.

A Nebulosa Borboleta, localizada a cerca de 3400 anos-luz de distância na direção da constelação de Escorpião, é uma das nebulosas planetárias mais bem estudadas da nossa Galáxia. Esta espantosa nebulosa foi anteriormente fotografada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. Agora, o Webb captou uma nova imagem desta nebulosa.

As nebulosas planetárias estão entre as "criaturas" mais belas e mais elusivas do zoo cósmico. Estas nebulosas formam-se quando estrelas com massas entre 0,8 e 8 vezes a massa do Sol perdem a maior parte da sua massa no final das suas vidas. A fase de nebulosa planetária é efémera, durando apenas cerca de 20.000 anos.

Ao contrário do que o nome indica, as nebulosas planetárias não têm nada a ver com planetas: a confusão de nomes começou há várias centenas de anos, quando os astrónomos referiram que estas nebulosas pareciam redondas, como os planetas. O nome pegou, apesar de muitas nebulosas planetárias não serem redondas de todo - e a Nebulosa Borboleta é um excelente exemplo das formas fantásticas que estas nebulosas podem assumir.

NGC 6302 é uma nebulosa bipolar, o que significa que tem dois lóbulos que se estendem em direções opostas, formando as "asas" da borboleta. Uma banda escura de gás poeirento constitui o "corpo" da borboleta. Esta banda é na realidade um toro em forma de donut que está a ser visto de lado, escondendo a estrela central da nebulosa - o núcleo antigo de uma estrela semelhante ao Sol que dá energia à nebulosa e a faz brilhar. O donut poeirento pode ser responsável pela forma insectóide da nebulosa, impedindo o gás de sair para fora da estrela, igualmente, em todas as direções.

Esta nova imagem do Webb faz zoom até ao centro da Nebulosa Borboleta e até ao seu toro poeirento, proporcionando uma visão sem precedentes da sua complexa estrutura. A imagem utiliza dados do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, funcionando em modo de unidade de campo integral. Este modo combina uma câmara e um espetrógrafo para obter imagens em muitos comprimentos de onda diferentes em simultâneo, revelando como a aparência de um objeto muda com o comprimento de onda. A equipa de investigação complementou as observações do Webb com dados do ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), uma poderosa rede de antenas de rádio.

No centro da Nebulosa Borboleta está o núcleo antigo de uma estrela semelhante ao Sol, que energiza a nebulosa circundante e a faz brilhar. Esta estrela central escaldante está escondida de vista em comprimentos de onda óticos, mas as capacidades infravermelhas do Webb revelaram a estrela e os seus arredores em grande pormenor. Esta imagem, que combina dados infravermelhos do Webb com observações submilimétricas do ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array), mostra o toro em forma de donut e as bolhas interligadas de gás poeirento que rodeiam a estrela central da nebulosa. O toro está orientado verticalmente, é visto quase de lado da nossa perspetiva e interseta as bolhas de gás que envolvem a estrela. As bolhas aparecem a vermelho vivo nesta imagem, iluminadas pela luz do gás hélio e néon. Fora das bolhas, jatos definidos pela emissão de ferro ionizado disparam em direções opostas. Crédito: ESA/Webb, NASA & CSA, M. Matsuura, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Hirano, M. Zamani (ESA/Webb)

Os investigadores que analisaram estes dados do Webb identificaram cerca de 200 linhas espetrais, cada uma das quais contém informação sobre os átomos e as moléculas da nebulosa. Estas linhas revelam estruturas aninhadas e interligadas definidas por diferentes substâncias químicas.

A equipa de investigação identificou a posição da estrela central da Nebulosa Borboleta, que aquece uma nuvem de poeira anteriormente não detetada à sua volta, fazendo com que esta brilhe intensamente nos comprimentos de onda do infravermelho médio a que o MIRI é sensível. A localização da estrela central da nebulosa tem permanecido incerta até agora, porque a poeira que a envolve torna-a invisível em comprimentos de onda óticos. As pesquisas anteriores para encontrar a estrela não tinham a combinação de sensibilidade infravermelha e resolução necessárias para detetar a nuvem de poeira quente que a obscurece. Com uma temperatura de 220.000 K, esta é uma das estrelas centrais mais quentes conhecidas numa nebulosa planetária da nossa Galáxia.

Este motor estelar em chamas é responsável pelo brilho deslumbrante da nebulosa, mas o seu poder total pode ser canalizado pela densa banda de gás poeirento que a rodeia: o toro. Os novos dados do Webb mostram que o toro é composto por silicatos cristalinos como o quartzo, bem como por grãos de poeira de forma irregular. Os grãos de poeira têm tamanhos da ordem de um milionésimo de metro - grandes, se considerarmos a poeira cósmica - indicando que têm estado a crescer há muito tempo.

Fora do toro, a emissão de diferentes átomos e moléculas assume uma estrutura em várias camadas. Os iões que requerem a maior quantidade de energia para se formarem estão concentrados perto do centro, enquanto os que requerem menos energia encontram-se mais longe da estrela central. O ferro e o níquel são particularmente interessantes, traçando um par de jatos que se projetam para fora da estrela em direções opostas.

Curiosamente, a equipa também detetou luz emitida por moléculas à base de carbono conhecidas como hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, ou HAPs. Estas moléculas formam estruturas planas em forma de anel, muito parecidas com as formas de favo de mel encontradas nas colmeias. Na Terra, é frequente encontrarmos HAPs no fumo de fogueiras, no escape dos automóveis ou em pão torrado queimado. Dada a localização dos HAPs, a equipa de investigação suspeita que estas moléculas se formam quando uma "bolha" de vento da estrela central irrompe no gás que a rodeia. Esta pode ser a primeira evidência da formação de HAPs numa nebulosa planetária rica em oxigénio, fornecendo um importante vislumbre dos detalhes da formação destas moléculas.

Os resultados foram publicados na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STFC (comunicado de imprensa)
// Real Sociedade Astronómica (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)

Quer saber mais?

Nebulosa Borboleta (NGC 6302):
Simbad
Wikipedia

Nebulosa planetária:
CCVAlg - Astronomia
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
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ESA
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