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jun 25

ESA: Herschel detecta novas moléculas em volta de estrelas antigas

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/06/Herschel_observations_of_Helix_Nebula

A Nebulosa da Hélice foi recentemente analisada. Esta imagem sobrepõe a captura em comprimentos de onda de 250 micrômetros usando o instrumento SPIRE do Herschel a uma imagem da nebulosa pelo Hubble. O espectro corresponde à região exterior da Nebulosa Hélix realçada na imagem do SPIRE. Foi identificado  o íon molecular OH+, necessário para a formação da água. Créditos: Imagem do Hubble: NASA/ESA/C.R. O’Dell (Vanderbilt University), M. Meixner & P. McCullough (STScI); Imagem do Herschel: ESA/Herschel/SPIRE/MESS Consortium/M. Etxaluze et al.

Usando o telescópio espacial Herschel, os astrônomos da Agência Espacial Europeia (ESA) detectaram a presença de uma molécula vital para a formação de água (o íon OH+), nas cinzas de estrelas moribundas, as anãs brancas.

Quando estrelas medianas, como o nosso Sol, se aproximam do fim de vida, acabam por se tornar em densas anãs brancas. Neste processo, liberam para o espaço as suas camadas exteriores de pó e gás, criando um caleidoscópio de matéria com complicados padrões, formando gigantescas nuvens conhecidas como nebulosas planetárias.

Na verdade, as nebulosas planetárias não têm nada que ver com planetas, mas foram assim ‘batizadas’ no final do século XVIII pelo astrônomo William Herschel, porque, para ele, no seu telescópio, lembravam objetos circulares ondulados, de certa maneira parecidos como os planetas do nosso Sistema Solar.

Agora, mais de dois séculos depois, as nebulosas planetárias analisadas através do telescópio espacial que leva seu nome, o observatório Herschel, revelam seus segredos químicos.

Da mesma forma que as grandes explosões de estrelas mais pesadas, as supernovas, as mortes de estrelas medianas geram nebulosas planetárias que também enriquecem o ambiente interestelar à sua volta com elementos que serão a base da nova geração de estrelas.

No entanto, enquanto as supernovas são capazes de dar origem aos elementos mais pesados, as nebulosas planetárias fornecem uma grande porção de elementos mais leves, os ‘elementos da vida’, como o carbono, nitrogênio e oxigênio, oriundos da fusão nuclear na sua estrela.

http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/06/Water-building_molecule_in_Ring_Nebula

Imagem da Nebulosa do Anel em comprimentos de onda no visível (Hubble), com dados da região demarcada adquiridos pelos instrumentos SPIRE e PACS do Herschel entre os 51 e 672 micrômetros. Os espectros foram cortados e as escalas foram esticadas visando mostrar a emissão do OH+, um íon molecular importante para a formação da água. Créditos: imagem do Hubble: NASA/ESA/C. Robert O’Dell (Universidade Vanderbilt) / dados do Herschel: ESA/Herschel/PACS & SPIRE/Estudo HerPlaNS/I. Aleman et al.

Uma estrela como o Sol vai processando o hidrogênio no seu centro, gerando o Hélio, durante bilhões de anos. Quando o Hidrogênio do núcleo estelar se torna escasso, o núcleo se contrai e esquenta. Daí, a estrela passa a produzir elementos mais pesados e começa a inchar, tornando-se numa gigante vermelha, ficando instável e perdendo suas camadas exteriores, gerando uma nebulosa planetária.

Ao final, quando cessam as reações nucleossíntese, por falta de matéria prima, o centro remanescente da estrela colapsa e acaba por se tornar uma anã branca, emitindo radiação ultravioleta para as redondezas.

A radiação ultravioleta intensa pode ionizar ou desmontar moléculas que tinham sido ejetadas pela estrela e que estão ligadas nos aglomerados ou anéis de material vistos na periferia das nebulosas planetárias.

Pensava-se ainda que a radiação ultravioleta restringia a formação de novas moléculas naquelas regiões.

Contudo, em dois estudos separados, com base em observações do Observatório Espacial Herschel da ESA, os astrônomos descobriram que uma molécula vital à formação de água parece apreciar este ambiente difícil e até é possível que dependa do mesmo para se formar. Trata-se do íon OH+, uma combinação, carregada positivamente, de um átomo de oxigênio com um hidrogênio.

No estudo conduzido por Isabel Aleman, da Universidade de Leiden, na Holanda, foram analisadas 11 nebulosas planetárias e as moléculas foram encontradas em apenas três.

O que havia em comum? As temperaturas mais elevadas, da ordem de 100.000 ºC.

Aleman disse:

Pensamos que uma pista essencial é a presença de densos aglomerados de gás e poeira, que são iluminados por UV e raios-X, emitidos pelas estrelas jovens e quentes. A radiação de alta energia interage com os aglomerados para desencadear reações químicas que levam à formação de novas moléculas.

Entretanto, outro estudo liderado pela Dra. Mireya Etxaluze do Instituto de Ciência dos Materiais em Madrid, Espanha, focou-se na Nebulosa da Hélice (Helix Nebula), uma das nebulosas planetárias mais próximas do nosso Sistema Solar, a uma distância de 700 anos-luz.

A estrela moribunda central da Nebulosa de Hélice tem cerca de metade da massa do nosso Sol, mas tem uma temperatura muito mais alta que ronda os 120.000 ºC. Os invólucros expulsos da estrela, que em imagens ópticas fazem lembrar um olho humano, são conhecidos por conter uma grande variedade de moléculas.

O Herschel mapeou a presença da molécula fundamental em toda a Nebulosa da Hélice, e descobriu que é mais abundante em locais onde as moléculas de monóxido de carbono, previamente ejetadas pela estrela, têm mais probabilidade de serem destruídas pela forte radiação ultravioleta.

Uma vez que os átomos de oxigênio estejam livres do monóxido de carbono, ficam então disponíveis para fabricar moléculas de oxigênio-hidrogênio, reforçando ainda mais a hipótese de que a radiação UV pode estar promovendo sua criação.

Os dois estudos são os primeiros a identificar esta molécula crítica e necessária para a formação da água em nebulosas planetárias, embora ainda não se saiba se as condições realmente permitem a continuação da formação de água.

A Dra. Etxaluze afirmou:

A proximidade da Nebulosa da Hélice nos fornece um laboratório natural à nossa porta cósmica para estudar em mais detalhe a química destes objetos e o seu papel na reciclagem de moléculas no meio interestelar.

Göran Pilbratt, cientista do programa Herschel da ESA, concluiu:

O Herschel tem rastreado a água através do Universo, desde nuvens de formação de estelar até o cinturão de asteroides do nosso próprio Sistema Solar. Agora até descobrimos que estrelas como o Sol podem contribuir para a formação da água no Universo, mesmo quando estão às portas da morte.

Fonte

ESA: New molecules around old stars

Artigo Científico

A&A: Herschel spectral mapping of the Helix nebula (NGC 7293), Extended CO photodissociation and OH+ emission

._._.

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