As nebulosas planetárias estão expandindo as conchas de gás que são ejetadas por estrelas semelhantes ao Sol no final de suas vidas. Estrelas parecidas com o Sol passam a maior parte de sua vida queimando hidrogênio em hélio. No final desta fase de fusão de hidrogênio, essas estrelas aumentam seu diâmetro em cerca de um fator de 100 e se tornam "estrelas gigantes vermelhas". No final da fase gigante vermelha, as camadas externas da estrela são arrancadas. O gás ejetado continua a se expandir da estrela central remanescente, que mais tarde evolui para uma "anã branca" quando toda a fusão nuclear cessou. Os astrônomos acreditam que uma nebulosa planetária se forma quando um vento estelar rápido que vem da estrela central capta um vento mais lento produzido anteriormente quando a estrela ejeta a maior parte de suas camadas externas. No limite entre os dois ventos, ocorre um choque que produz a característica densa visível da concha das nebulosas planetárias. A concha de gás é excitada e iluminada pela luz emitida pela estrela central quente. A luz da estrela central é capaz de iluminar a nebulosa planetária por cerca de 10.000 anos.
As formas observadas das nebulosas planetárias são muito intrigantes: a maioria delas (cerca de 80%) é bipolar ou elíptica, e não esférica simétrica. Essa complexidade levou a imagens bonitas e surpreendentes obtidas com telescópios modernos. As figuras abaixo comparam nebulosas planetárias com formas bipolares (esquerda) e esféricas (direita).
A razão pela qual a maioria das nebulosas planetárias não é esférica não é bem conhecida. Várias hipóteses foram consideradas até agora. Um deles sugere que as estranhas formas das nebulosas planetárias podem ser devidas a algum efeito centrífugo resultante da rápida rotação de gigantes vermelhos. Outra teoria é que a simetria do vento da estrela pode ser afetada por uma estrela companheira. No entanto, as teorias mais recentes e convincentes que explicam as formas das nebulosas envolvem campos magnéticos.
A presença de campos magnéticos explicaria bem as formas complicadas das nebulosas planetárias, pois a matéria ejetada fica presa ao longo das linhas do campo magnético. Isso pode ser comparado a limalhas de ferro presas nas linhas de campo de um ímã de barra - uma demonstração clássica nas salas de aula de física do ensino médio. Como campos magnéticos fortes na superfície da estrela também exercem pressão sobre o gás, a matéria pode deixar a estrela mais facilmente nos pólos magnéticos onde o campo magnético é mais forte.
Existem várias maneiras de criar campos magnéticos nas proximidades das nebulosas planetárias. Os campos magnéticos podem ser produzidos por um dínamo estelar durante a fase em que a nebulosa é ejetada. Para que um dínamo exista, o núcleo da estrela deve girar mais rápido que o envelope (como é o caso do Sol). Também é possível que os campos magnéticos sejam relíquias fósseis de estágios anteriores da evolução estelar. Na maioria das circunstâncias, o assunto nas estrelas é tão altamente condutor eletricamente que os campos magnéticos podem sobreviver por milhões ou bilhões de anos. Ambos os mecanismos, combinados com a interação da matéria ejetada com o gás interestelar circundante, seriam capazes de moldar as nebulosas planetárias.
Até recentemente, a ideia de que os campos magnéticos são um ingrediente importante na formação de nebulosas planetárias era uma afirmação puramente teórica. Em 2002, foram encontradas as primeiras indicações da presença de tais campos magnéticos. Observações de rádio revelaram campos magnéticos em envelopes circunstelares de estrelas gigantes. Esses envelopes circunstelares são de fato progenitores das nebulosas planetárias. No entanto, esse campo magnético nunca foi observado nas próprias nebulosas. Para obter uma pista direta da presença de campos magnéticos nas nebulosas planetárias, os astrônomos decidiram se concentrar nas estrelas centrais, onde os campos magnéticos deveriam ter sobrevivido.
Esta primeira evidência direta já foi obtida. Pela primeira vez, Stefan Jordan e sua equipe detectaram campos magnéticos em várias estrelas centrais das nebulosas planetárias. Usando o espectrógrafo FORS1 do Very Large Telescope da classe de 8 m (VLT, Observatório Europeu do Sul, Chile), eles mediram a polarização da luz emitida por quatro dessas estrelas. As assinaturas de polarização nas linhas espectrais permitem determinar a intensidade dos campos magnéticos nas estrelas observadas. Na presença de um campo magnético, os átomos alteram sua energia de maneira característica; esse efeito é chamado de efeito Zeeman e foi descoberto em 1896 por Pieter Zeeman em Leiden (Holanda). Se esses átomos absorvem ou emitem luz, a luz se polariza. Isso torna possível determinar a força do campo magnético medindo a força da polarização. Essas assinaturas de polarização geralmente são muito fracas. Tais medições requerem dados de qualidade muito alta, que só podem ser obtidos com telescópios da classe de 8 metros, como o VLT.
Quatro estrelas centrais das nebulosas planetárias foram observadas pela equipe e campos magnéticos foram encontrados em todas elas. Essas quatro estrelas foram escolhidas porque suas nebulosas planetárias associadas (denominadas NGC 1360, HBDS1, EGB 5 e Abell 36) são todas não esféricas. Portanto, se a hipótese do campo magnético para explicar as formas das nebulosas planetárias estiver correta, essas estrelas deverão ter fortes campos magnéticos. Esses novos resultados mostram que esse é realmente o caso: as forças dos campos magnéticos detectados variam de 1000 a 3000 Gauss, ou seja, cerca de mil vezes a intensidade do campo magnético global do Sol.
Essas novas observações publicadas por Stefan Jordan e seus colegas apóiam a hipótese de que os campos magnéticos desempenham um papel importante na formação das nebulosas planetárias. A equipe agora planeja procurar campos magnéticos nas estrelas centrais das nebulosas planetárias esféricas. Tais estrelas devem ter campos magnéticos mais fracos do que os que foram detectados. Essas observações futuras permitirão aos astrônomos quantificar melhor a correlação entre os campos magnéticos e as estranhas formas das nebulosas planetárias.
Nos últimos anos, observações polarimétricas com o VLT levaram à descoberta de campos magnéticos em um grande número de objetos estelares em estágios evolutivos tardios. Além de melhorar nossa compreensão dessas belas formas de nebulosas planetárias, a detecção desses campos magnéticos permite que a ciência dê um passo adiante no sentido de esclarecer a relação entre campos magnéticos e física estelar.
Fonte original: NASA Astrobiology Story
