Quando estrelas de baixo a médio porte, como o nosso Sol, se aproximam do fim de seus ciclos de vida, acabam se desprendendo de suas camadas externas, deixando para trás uma densa estrela anã branca. Essas camadas externas tornaram-se uma nuvem maciça de poeira e gás, caracterizada por cores brilhantes e padrões complexos, conhecidos como nebulosa planetária. Algum dia, nosso Sol se transformará em uma nebulosa que pode ser vista a anos-luz de distância.
Esse processo, em que uma estrela moribunda gera uma enorme nuvem de poeira, já era conhecido por ser incrivelmente bonito e inspirador, graças a muitas imagens tiradas por Hubble. No entanto, depois de ver a famosa Nebulosa da Formiga com a Agência Espacial Europeia (ESA) Observatório Espacial Herschel, uma equipe de astrônomos descobriu uma emissão incomum de laser que sugere que existe um sistema de estrelas duplas no centro da nebulosa.
O estudo, intitulado "Herschel Pesquisa de Nebulosa Planetária (HerPlaNS): linhas de laser de recombinação a hidrogênio em Mz 3 “, surgiram recentemente no Avisos mensais da Royal Astronomical Society. O estudo foi liderado por Isabel Aleman, da Universidade de São Paulo e pelo Observatório de Leiden, e incluiu membros do Herschel Science Center, do Smithsonian Astrophysical Observatory, do Institute of Astronomy and Astrophysics, e de várias universidades.
A Nebulosa da Formiga (também conhecida como Mz 3) é uma jovem nebulosa planetária bipolar localizada na constelação Norma, e recebe o nome dos lobos gêmeos de gás e poeira que se assemelham à cabeça e ao corpo de uma formiga. No passado, a natureza bela e complexa desta nebulosa foi fotografada pela NASA / ESA telescópio espacial Hubble. Os novos dados obtidos por Herschel também indicam que a Nebulosa da Formiga irradia intensas emissões de laser a partir de seu núcleo.
No espaço, as emissões de laser infravermelho são detectadas em comprimentos de onda muito diferentes e somente sob certas condições, e apenas alguns desses lasers espaciais são conhecidos. Curiosamente, foi o astrônomo Donald Menzel - quem primeiro observou e classificou a Nebulosa da Formiga em 1920 (daí o fato de ser oficialmente conhecida como Menzel 3 depois dele) - que foi um dos primeiros a sugerir que os lasers poderiam ocorrer na nebulosa.
Segundo Menzel, sob certas condições, a "amplificação da luz pelas emissões estimuladas da radiação" (ou seja, de onde tiramos o termo laser) ocorreria no espaço. Isso foi muito antes da descoberta de lasers em laboratórios, uma ocasião comemorada anualmente em 16 de maio, conhecida como Dia Internacional da Luz da UNESCO. Como tal, foi altamente apropriado que este artigo também fosse publicado em 16 de maio, comemorando o desenvolvimento do laser e seu descobridor, Theodore Maiman.
Como Isabel Aleman, principal autora de um artigo, descreveu os resultados:
“Quando observamos Menzel 3, vemos uma estrutura incrivelmente complexa composta de gás ionizado, mas não podemos ver o objeto em seu centro produzindo esse padrão. Graças à sensibilidade e à ampla faixa de comprimento de onda do observatório de Herschel, detectamos um tipo muito raro de emissão chamado emissão de laser de linha de recombinação de hidrogênio, que forneceu uma maneira de revelar a estrutura e as condições físicas da nebulosa. ”
"Essa emissão só foi identificada em alguns objetos antes e é uma feliz coincidência termos detectado o tipo de emissão sugerida por Menzel, em uma das nebulosas planetárias que ele descobriu", acrescentou.
O tipo de emissão de laser que eles observaram precisa de um gás muito denso próximo à estrela. Ao comparar as observações do observatório de Herschel com os modelos de nebulosa planetária, a equipe descobriu que a densidade do gás que emitia os lasers era cerca de dez mil vezes mais densa que o gás observado nas nebulosas planetárias típicas e nos lobos da própria Nebulosa Ant.
Normalmente, a região próxima à estrela morta - nesse caso, aproximadamente a distância entre Saturno e o Sol - é bastante vazia porque seu material foi ejetado para fora depois que a estrela passou a supernova. Qualquer gás remanescente logo cairia sobre ele. Mas como o professor Albert Zijlstra, do Centro de Astrofísica do Banco Jodrell e co-autor do estudo, colocou:
“A única maneira de manter esse gás denso perto da estrela é se ela estiver orbitando em torno de um disco. Nesta nebulosa, observamos um disco denso no centro, que é visto aproximadamente de ponta a ponta. Essa orientação ajuda a amplificar o sinal do laser. O disco sugere que há um companheiro binário, porque é difícil fazer com que o gás ejetado entre em órbita, a menos que uma estrela companheira o desvie na direção certa. O laser nos fornece uma maneira única de investigar o disco ao redor da estrela que está morrendo, bem no fundo da nebulosa planetária. ”
Embora os astrônomos ainda não tenham visto a segunda estrela esperada, eles esperam que pesquisas futuras possam localizá-la, revelando assim a origem dos misteriosos lasers da Nebulosa da Formiga. Ao fazer isso, eles serão capazes de conectar duas descobertas (isto é, nebulosa planetária e laser) feitas pelo mesmo astrônomo há mais de um século. Como Göran Pilbratt, cientista do projeto Herschel da ESA, acrescentou:
"Este estudo sugere que a distinta Nebulosa de Formiga como a vemos hoje foi criada pela natureza complexa de um sistema estelar binário, que influencia a forma, as propriedades químicas e a evolução nesses estágios finais da vida de uma estrela. Herschel ofereceu os recursos de observação perfeitos para detectar esse laser extraordinário na Nebulosa das Formigas. As descobertas ajudarão a restringir as condições sob as quais esse fenômeno ocorre e nos ajudarão a refinar nossos modelos de evolução estelar. Também é uma conclusão feliz que a missão Herschel conseguiu conectar as duas descobertas de Menzel de quase um século atrás. ”
Os telescópios espaciais da próxima geração que poderiam nos contar mais sobre a nebulosa planetária e os ciclos de vida das estrelas incluem a Telescópio Espacial James Webb (JWST). Quando este telescópio chegar ao espaço em 2020, ele usará seus avançados recursos de infravermelho para ver objetos que de outra forma seriam obscurecidos por gás e poeira. Esses estudos podem revelar muito sobre as estruturas interiores das nebulosas e talvez esclarecer por que eles periodicamente disparam "lasers espaciais".
