23/06/2021 - 11:57
Pesquisadores da Universidade de Maryland (EUA) criaram a primeira imagem de alta resolução de uma bolha em expansão de plasma quente e gás ionizado onde as estrelas nascem. Imagens anteriores de baixa resolução não mostravam claramente a bolha nem revelavam como ela se expandia no gás circundante.
Os pesquisadores usaram dados coletados pelo telescópio Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Sofia) para analisar uma das mais brilhantes e massivas regiões de formação de estrelas da Via Láctea. A análise mostrou que uma única bolha de gás quente em expansão circunda o aglomerado de estrelas Westerlund 2. Ela também refutou estudos anteriores, os quais sugeriam que poderia haver duas bolhas em torno de Westerlund 2. Os pesquisadores identificaram ainda a fonte da bolha e a energia que impulsiona sua expansão. Seus resultados foram publicados na revista The Astrophysical Journal.
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“Quando estrelas massivas se formam, liberam ejeções muito mais fortes de prótons, elétrons e átomos de metal pesado, em comparação com o nosso Sol”, disse Maitraiyee Tiwari, pós-doutoranda associada no Departamento de Astronomia da Universidade de Maryland e principal autora do estudo. “Essas ejeções são chamadas de ventos estelares. Os ventos estelares extremos são capazes de soprar e formar bolhas nas nuvens circundantes de gás frio e denso. Observamos exatamente essa bolha centrada em torno do aglomerado de estrelas mais brilhante nessa região da galáxia. Também conseguimos medir seu raio, massa e a velocidade com que está se expandindo.”
Dificuldade de detecção
As superfícies dessas bolhas em expansão são feitas de um gás denso de carbono ionizado. Elas formam uma espécie de camada externa ao redor das bolhas. Acredita-se que novas estrelas se formem dentro dessas conchas. Mas, como a sopa em um caldeirão fervente, as bolhas que envolvem esses aglomerados de estrelas se sobrepõem e se misturam com nuvens de gás ao redor. Isso dificulta distinguir as superfícies das bolhas individualmente.
Tiwari e seus colegas criaram uma imagem mais clara da bolha em torno de Westerlund 2 medindo a radiação emitida pelo aglomerado em todo o espectro eletromagnético, de raios X de alta energia a ondas de rádio de baixa energia. Estudos anteriores, que apenas usaram dados de comprimento de onda de rádio e submilímetro, produziram imagens de baixa resolução e não mostraram a bolha. Entre as medições mais importantes estava um comprimento de onda do infravermelho distante emitido por um íon específico de carbono na concha da bolha.
“Podemos usar a espectroscopia para realmente dizer a que velocidade esse carbono está se movendo para perto ou para longe de nós”, disse Ramsey Karim, doutorando em astronomia na Universidade de Maryland e coautor do estudo. “Essa técnica usa o efeito Doppler. É o mesmo efeito que faz com que a buzina de um trem mude de tom conforme ele passa por você. Em nosso caso, a cor muda ligeiramente dependendo da velocidade dos íons de carbono.”
Visão 3D
Ao determinarem se os íons de carbono estavam se movendo para perto ou longe da Terra e combinando essa informação com medições do resto do espectro eletromagnético, Tiwari e Karim conseguiram criar uma visão 3D da bolha de vento estelar em expansão em torno de Westerlund 2.
Além de distinguirem uma única bolha estelar impulsionada pelo vento em torno de Westerlund 2, eles encontraram evidências de novas estrelas se formando na região da concha dessa bolha. A análise também sugere que, à medida que a bolha se expandiu, ela se abriu de um lado. Com isso, liberou plasma quente e desacelerou a expansão da concha, há cerca de um milhão de anos. Mas então, cerca de 200 mil ou 300 mil anos atrás, outra estrela brilhante em Westerlund 2 evoluiu, e sua energia revigorou a expansão da concha.
“Vimos que a expansão da bolha ao redor de Westerlund 2 foi reacelerada pelos ventos de outra estrela muito massiva. Assim, iniciou-se o processo de expansão e formação de estrelas novamente”, disse Tiwari. “Isso sugere que as estrelas continuarão a nascer nessa concha por muito tempo. Mas, à medida que esse processo avança, as novas estrelas se tornarão cada vez menos massivas.”
