Como a Nebulosa da Borboleta ganhou suas asas? É complicado

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As nebulosas planetárias se formam quando estrelas gigantes vermelhas expelem suas camadas mais externas à medida que ficam sem combustível de hélio – tornando-se estrelas anãs brancas densas e quentes que têm aproximadamente o tamanho da Terra. O material que foi derramado, enriquecido em carbono, forma padrões deslumbrantes à medida que é soprado suavemente no meio interestelar.

A maioria das nebulosas planetárias é aproximadamente circular, mas algumas têm uma forma de ampulheta ou de asa, como a apropriadamente chamada de “Nebulosa da Borboleta”. Essas formas são provavelmente formadas pelo puxão gravitacional de uma segunda estrela orbitando a estrela “mãe” da nebulosa, fazendo com que o material se expanda em um par de lóbulos nebulares, ou “asas”. Como um balão em expansão, as asas crescem com o tempo sem alterar sua forma original.

No entanto, novas pesquisas mostram que algo está errado na Nebulosa da Borboleta. Quando uma equipe liderada por astrônomos da Universidade de Washington comparou duas exposições da Nebulosa da Borboleta feitas pelo Telescópio Espacial Hubble em 2009 e 2020, eles viram mudanças dramáticas no material dentro das asas. Como relatarão em 12 de janeiro na 241ª reunião da American Astronomical Society em Seattle, ventos fortes estão provocando alterações complexas de material dentro das asas da nebulosa. Eles querem entender como tal atividade é possível a partir do que deveria ser uma “estrela crepitante, em grande parte moribunda, sem combustível restante”.

“A Nebulosa da Borboleta é extrema pela massa, velocidade e complexidade de suas ejeções de sua estrela central, cuja temperatura é mais de 200 vezes mais quente que o Sol, mas é apenas um pouco maior que a Terra”, disse o líder da equipe Bruce Balick, um pesquisador da UW professor emérito de astronomia. “Tenho comparado imagens do Hubble há anos e nunca vi nada parecido.”

A equipe comparou imagens de alta qualidade do Hubble tiradas com 11 anos de intervalo para mapear as velocidades e os padrões de crescimento das características dentro das asas da nebulosa. A maior parte da análise foi realizada por Lars Borchert, aluno de pós-graduação da Universidade de Aarhus, na Dinamarca, que participou deste estudo como aluno de graduação da UW.

Borchert descobriu cerca de meia dúzia de “jatos” – começando há cerca de 2.300 anos e terminando há 900 anos – empurrando o material para fora em uma série de fluxos assimétricos. O material nas porções externas da nebulosa está se movendo rapidamente, a cerca de 500 milhas por segundo, enquanto o material mais próximo da estrela central oculta está se expandindo muito mais lentamente, a cerca de um décimo dessa velocidade. Os caminhos dos jatos se cruzam, formando estruturas “confusas” e padrões de crescimento dentro das asas.

A estrutura interior multipolar e em rápida mudança da nebulosa não é fácil de explicar usando os modelos existentes de como as nebulosas planetárias se formam e evoluem, de acordo com Balick. A estrela no centro da nebulosa, que está escondida por poeira e detritos, pode ter se fundido com uma estrela companheira ou extraído material de uma estrela próxima, criando campos magnéticos complexos e gerando os jatos.

“Neste ponto, tudo isso são apenas hipóteses”, disse Balick. “O que isso nos mostra é que não entendemos completamente toda a gama de processos de modelagem em ação quando as nebulosas planetárias se formam. O próximo passo é obter imagens do centro nebular usando o Telescópio Espacial James Webb, já que a luz infravermelha da estrela pode penetrar pela poeira.”

Estrelas como o nosso sol se transformarão em gigantes vermelhas e formarão nebulosas planetárias algum dia, expelindo carbono e outros elementos relativamente pesados ​​no meio interestelar para formar sistemas estelares e planetas no futuro distante. Esta nova pesquisa e outras análises de “lapso de tempo” de nebulosas planetárias podem ajudar a ilustrar não apenas como os materiais para os sistemas estelares de amanhã tomarão forma, mas também como os blocos de construção de nosso próprio oásis foram produzidos e reuniram bilhões de anos atrás.

“É uma história de criação que está acontecendo repetidamente em nosso universo”, disse Balick. “Os processos de modelagem fornecem informações importantes sobre a história e os impactos da atividade estelar.”

Outros membros da equipe são Joel Kastner, do Instituto de Tecnologia de Rochester, e Adam Frank, da Universidade de Rochester.

Com informações de Science Daily.

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