Bem longe, no limite da nossa Galáxia, a Via Láctea, uma jovem estrela ainda em formação está a enviar um comunicado de nascimento ao Universo sob a forma de um fogo de artifício. Estes jatos gémeos de gases quentes estão a fervilhar ao longo de 8 anos-luz - o dobro da distância entre o nosso Sol e o sistema estelar mais próximo. Os gases sobreaquecidos que caem sobre a estrela massiva são lançados para o espaço ao longo do eixo de rotação da estrela e poderosos campos magnéticos confinam os jatos em feixes estreitos. O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA testemunhou o espetáculo em luz infravermelha. Os jatos estão a penetrar na poeira e no gás interestelares, criando detalhes fascinantes captados apenas pelo Webb.

O Webb captou um "maçarico" de gases em erupção a partir de uma estrela monstruosa em crescimento vulcânico. Estendendo-se por 8 anos-luz, o comprimento da erupção estelar é aproximadamente o dobro da distância entre o nosso Sol e o vizinho sistema Alpha Centauri. Os investigadores dizem que o tamanho e a força deste jato estelar em particular, conhecido como Sharpless 2-284 (Sh2-284), qualifica-o como raro.

O jato atravessa o espaço a centenas de milhares de quilómetros por hora. A protoestrela central, com uma massa equivalente a dez dos nossos sóis, está localizada a 15.000 anos-luz de distância, nos confins da nossa Galáxia.

A descoberta do Webb ocorreu por acaso. "Antes da observação, não sabíamos que existia uma estrela massiva com este tipo de superjato. Um fluxo tão espetacular de hidrogénio molecular, de uma estrela massiva, é raro noutras regiões da nossa Galáxia", disse o autor principal Yu Cheng do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan).

Esta classe única de fogos de artifício estelares, designada por objetos de Herbig-Haro (HH), são jatos de plasma altamente colimados expelidos por estrelas em formação. Estes jatos são o espetacular "comunicado de nascimento" de uma estrela para o Universo. Parte do gás em queda, que se acumula em torno da estrela central, é projetado ao longo do eixo de rotação da estrela, provavelmente sob a influência de campos magnéticos.

Atualmente, já foram observados mais de 300 objetos de HH, mas principalmente em estrelas de baixa massa. Estes jatos em forma de fuso oferecem pistas sobre a natureza das estrelas em formação. A energia, a pequena espessura e as escalas temporais evolutivas dos objetos de HH servem para restringir os modelos do ambiente e das propriedades físicas do jovem objeto estelar que alimenta o fluxo.

"Fiquei realmente surpreendido com a ordem, simetria e tamanho do jato quando o observámos pela primeira vez", disse o coautor Jonathan Tan da Universidade da Virgínia em Charlottesville, EUA, e da Universidade Técnica Chalmers em Gotemburgo, Suécia.

A sua deteção fornece evidências de que os jatos de HH devem aumentar com a massa da estrela que os alimenta. Quanto mais massivo for o motor estelar que impulsiona o plasma, maior será o tamanho do jato.

A detalhada estrutura filamentar do jato, captada pela nítida resolução infravermelha do Webb, é evidência de que o jato está a atravessar poeira e gás interestelares. Isto cria nós separados, choques em arco e cadeias lineares.

As pontas do jato, situadas em direções opostas, encapsulam a história da formação da estrela. "Originalmente, o material estava perto da estrela, mas ao longo de 100.000 anos as pontas foram-se propagando para fora, e o material por trás é um fluxo mais jovem", disse Tan.

"Outlier"

A uma distância do Centro Galáctico quase duas vezes superior à do nosso Sol, o protoenxame hospedeiro do voraz jato encontra-se na periferia da nossa Galáxia, a Via Láctea.

No interior do enxame ainda se estão a formar algumas centenas de estrelas. Estar perto da periferia galáctica significa que as estrelas são deficientes em elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio. Isto é medido como metalicidade, que aumenta gradualmente ao longo do tempo cósmico, à medida que cada geração estelar expulsa os produtos finais da fusão nuclear através de ventos e supernovas. A baixa metalicidade de Sh2-284 é um reflexo da sua natureza relativamente pristina, tornando-o um análogo local para os ambientes do Universo primitivo que também eram deficientes em elementos mais pesados.

"Os dados requintados do Webb também nos mostraram que relativamente mais estrelas parecem formar-se com massas mais baixas em Sh2-284 do que em enxames mais próximos e mais ricos em metais", disse o coautor Morten Andersen, do ESO, e autor principal de um segundo artigo científico acerca dos dados do Webb. "Este enxame é uma excelente região para nos ajudar a compreender a formação estelar em todo o Universo".

"As estrelas massivas, como a que se encontra neste enxame, têm influências muito importantes na evolução das galáxias. A nossa descoberta está a lançar luz sobre o mecanismo de formação de estrelas massivas em ambientes de baixa metalicidade, pelo que podemos usar esta estrela como um laboratório para estudar o que se passou no início da história cósmica", acrescentou Cheng.

Desenrolando a tapeçaria estelar

Os jatos estelares, que são alimentados pela energia gravitacional libertada à medida que uma estrela cresce em massa, codificam a história da formação da protoestrela.

"As novas imagens do Webb dizem-nos que a formação de estrelas massivas nestes ambientes pode ocorrer através de um disco relativamente estável à volta da estrela, o que é esperado nos modelos teóricos de formação estelar conhecidos como acreção do núcleo", disse Tan. "Quando encontrámos uma estrela massiva a lançar estes jatos, percebemos que podíamos usar as observações do Webb para testar teorias de formação de estrelas massivas. Desenvolvemos novos modelos teóricos de acreção do núcleo que foram ajustados aos dados, para nos dizer basicamente que tipo de estrela está no centro. Estes modelos implicam que a estrela tem cerca de 10 vezes a massa do Sol e que ainda está a crescer e que tem estado a alimentar este fluxo".

Há mais de 30 anos que os astrónomos discordam sobre a forma como as estrelas massivas se formam. Alguns pensam que uma estrela massiva requer um processo muito caótico, chamado acreção competitiva.

No modelo de acreção competitiva, o material cai de muitas direções diferentes, de modo que a orientação do disco muda ao longo do tempo. O fluxo é lançado perpendicularmente, acima e abaixo do disco, e por isso também parece torcer e girar em direções diferentes.

"No entanto, o que vimos aqui, porque temos toda a história - uma tapeçaria da história - é que os lados opostos dos jatos estão quase a 180 graus de distância um do outro. Isso diz-nos que este disco central se mantém estável e valida uma previsão da teoria da acreção do núcleo", disse Tan.

Onde há uma estrela massiva, pode haver outras nesta fronteira exterior da Via Láctea. Outras estrelas massivas podem ainda não ter atingido o ponto de disparar fluxos tipo fogos de artifício em vela romana. Dados do ALMA (Atacama Large Millimeter Array), no Chile, também apresentados neste estudo, encontraram outro núcleo estelar denso que poderá estar numa fase anterior de construção.

O artigo científico foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal.

// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal)

Quer saber mais?

Objeto de Herbig-Haro:
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Formação estelar:
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