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Em um berçário estelar próximo chamado de Nebulosa de Órion, estrelas jovens e massivas estão lançando luz ultravioleta distante na nuvem de poeira e gás da qual nasceram. Esta intensa inundação de radiação está desorganizando violentamente a nuvem, quebrando moléculas, ionizando átomos e moléculas ao separar seus elétrons e aquecer o gás e a poeira. Uma equipe internacional usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, com lançamento previsto para outubro, estudará uma parte da nuvem irradiada chamada Barra de Orion para aprender mais sobre a influência que estrelas massivas têm em seus ambientes e até mesmo na formação de nosso próprio sistema solar.
"O fato de estrelas massivas moldarem a estrutura das galáxias por meio de suas explosões como supernovas é conhecido há muito tempo. Mas o que as pessoas descobriram mais recentemente é que estrelas massivas também influenciam seus ambientes não apenas como supernovas, mas por meio de seus ventos e radiação durante suas vidas ", disse um dos principais investigadores da equipe, Olivier Berné, um cientista pesquisador do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica em Toulouse.
Por que a Orion Bar?
Embora possa soar como um bebedouro na sexta à noite, o Orion Bar é, na verdade, uma característica semelhante a uma crista de gás e poeira dentro da espetacular nebulosa de Orion. A pouco mais de 1.300 anos-luz de distância, esta nebulosa é a região de formação massiva de estrelas mais próxima do Sol. O Orion Bar é esculpido pela intensa radiação de estrelas jovens e quentes próximas e, à primeira vista, parece ter o formato de uma barra. É uma "região de fotodissociação", ou PDR, onde a luz ultravioleta de estrelas jovens e massivas cria uma área de gás e poeira principalmente neutra, mas quente, entre o gás totalmente ionizado que cerca as estrelas massivas e as nuvens nas quais elas nascem. Essa radiação ultravioleta influencia fortemente a química dos gases dessas regiões e atua como a fonte de calor mais importante.
Os PDRs ocorrem onde o gás interestelar é denso e frio o suficiente para permanecer neutro, mas não denso o suficiente para impedir a penetração de luz ultravioleta distante de estrelas massivas. As emissões dessas regiões fornecem uma ferramenta única para estudar os processos físicos e químicos que são importantes para a maior parte da massa entre as estrelas e ao redor delas. Os processos de radiação e interrupção das nuvens conduzem a evolução da matéria interestelar em nossa galáxia e em todo o universo, desde a era inicial de formação estelar vigorosa até os dias atuais.
"A Orion Bar é provavelmente o protótipo de um PDR", explicou Els Peeters, outro dos principais investigadores da equipe. Peeters é professor da University of Western Ontario e membro do SETI Institute. "Foi estudado extensivamente, por isso está bem caracterizado. Está muito perto e é realmente visto de lado. Isso significa que você pode sondar as diferentes regiões de transição. E, como fica perto, essa transição de uma região para outra é espacialmente distinta se você tem um telescópio com alta resolução espacial".
A barra de Orion é uma representação do que os cientistas pensam ser as duras condições físicas dos PDRs no universo há bilhões de anos. “Acreditamos que, nesta época, havia 'Nebulosas de Órion' em todo o universo, em muitas galáxias”, disse Berné. "Achamos que pode ser representativo das condições físicas em termos do campo de radiação ultravioleta nas chamadas 'galáxias estelares', que dominam a era da formação de estrelas, quando o universo tinha cerca de metade de sua idade atual" .
A formação de sistemas planetários em regiões interestelares irradiadas por estrelas jovens massivas permanece uma questão em aberto. Observações detalhadas permitiriam aos astrônomos entender o impacto da radiação ultravioleta na massa e composição de estrelas e planetas recém-formados.
Em particular, estudos de meteoritos sugerem que o sistema solar se formou em uma região semelhante à nebulosa de Orion. Observar a Orion Bar é uma forma de entender nosso passado. Ele serve como um modelo para aprender sobre os estágios iniciais da formação do sistema solar.
Como um bolo de camadas no espaço
Os PDRs por muito tempo foram considerados regiões homogêneas de gás quente e poeira. Agora os cientistas sabem que são muito estratificados, como um bolo em camadas. Na realidade, o Orion Bar não é realmente um "bar". Em vez disso, ele contém muita estrutura e quatro zonas distintas. Estes são:
- A zona molecular, uma região fria e densa onde o gás está na forma de moléculas e onde as estrelas podem se formar;
- A frente de dissociação, onde as moléculas se dividem em átomos à medida que a temperatura aumenta;
- A frente de ionização, onde o gás é despojado de elétrons, tornando-se ionizado, conforme a temperatura aumenta drasticamente;
- O fluxo totalmente ionizado de gás em uma região de hidrogênio ionizado atômico.
“Com Webb, seremos capazes de separar e estudar as condições físicas das diferentes regiões, que são completamente diferentes”, disse Emilie Habart, outra das principais investigadoras da equipe. Habart é cientista do Instituto Francês de Astrofísica Espacial e conferencista sênior da Universidade Paris-Saclay. "Vamos estudar a passagem de regiões muito quentes para outras muito frias. É a primeira vez que poderemos fazer isso" .
Preparando o caminho para observações futuras
Essas observações farão parte do programa do Director's Discretionary-Early Release Science , que fornece tempo de observação para projetos selecionados no início da missão do telescópio. Este programa permite que a comunidade astronômica aprenda rapidamente a melhor forma de usar os recursos de Webb, ao mesmo tempo que produz uma ciência robusta.
Um dos objetivos do trabalho da Orion Bar é identificar as características que servirão de "gabarito" para estudos futuros de PDRs mais distantes. A distâncias maiores, as diferentes zonas podem ficar desfocadas. As informações da Orion Bar serão úteis para interpretar esses dados. As observações do Orion Bar estarão disponíveis para a comunidade científica em geral logo após sua coleta.
“A maior parte da luz que recebemos de galáxias muito distantes vem de 'Nebulosas de Órion' situadas nessas galáxias”, explicou Berné. "Portanto, faz muito sentido observar em grande detalhe a Nebulosa de Orion que está perto de nós, a fim de entender as emissões provenientes dessas galáxias muito distantes que contêm muitas regiões semelhantes a Orion".
Só Possível com Webb
Com sua localização no espaço, capacidade de infravermelho, sensibilidade e resolução espacial, Webb oferece uma oportunidade única de estudar a Barra Orion. A equipe vai sondar essa região usando câmeras e espectrógrafos de Webb.
" É realmente a primeira vez que temos uma boa cobertura de comprimento de onda e resolução angular", disse Berné. "Estamos muito interessados em espectroscopia porque é onde você vê todas as 'impressões digitais' que fornecem informações detalhadas sobre as condições físicas. Mas também queremos que as imagens vejam a estrutura e organização da matéria. Quando você combina a espectroscopia e a imagem neste intervalo infravermelho exclusivo, você obtém todas as informações de que precisa para fazer a ciência em que estamos interessados".
O estudo inclui uma equipe central de 20 membros, mas também uma grande equipe internacional e interdisciplinar de mais de 100 cientistas de 18 países. O grupo inclui astrônomos, físicos, químicos, teóricos e experimentalistas.
O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhará além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar iniciar. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.
Para obter mais informações sobre Webb, visite www.nasa.gov/webb .
Fonte: NASA / Editor: Lynn Jenner / 20-05-2021
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/nasas-webb-to-study-how-massive-stars-blasts-of-radiation-influence-their-environments
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