As entranhas luminosas de uma estrela em fim de vida estão a servir de “laboratório” natural para os astrónomos tentarem recuar até às origens mais antigas do nascimento do nosso planeta.
No interior da Nebulosa Borboleta NGC 6302, situada a cerca de 3 400 anos-luz da Terra na constelação austral do Escorpião, foi detetada evidência forte de poeiras a cristalizarem à medida que arrefecem a partir de gás muito quente.
"Durante anos, os cientistas discutiram como é que o pó cósmico se forma no espaço. Mas agora, com a ajuda do poderoso Telescópio Espacial James Webb, talvez finalmente tenhamos uma imagem mais nítida", afirma a astrofísica Mikako Matsuura, da Universidade de Cardiff, no Reino Unido.
"Conseguimos ver, no mesmo objeto, tanto gemas frias geradas em zonas calmas e duradouras como sujidade incandescente criada em regiões violentas e de rápida dinâmica no espaço. Esta descoberta é um grande avanço para perceber como os materiais básicos dos planetas se juntam."
A Nebulosa Borboleta NGC 6302 e a sua anã branca
O pó cósmico é exatamente o que o nome indica: partículas finas que vagueiam pelo espaço entre as estrelas. Pensa-se que se forme sobretudo nas camadas mais externas de estrelas moribundas, espalhando material pelas nebulosas que, mais tarde, é incorporado em estrelas recém-formadas e nos mundos que as orbitam.
A Nebulosa Borboleta é o magnífico “canto do cisne” de uma estrela deste tipo. Trata-se do que chamamos uma nebulosa planetária (um nome histórico, porque os primeiros exemplos conhecidos eram arredondados, lembrando planetas). Na prática, é a nuvem em expansão criada quando a estrela, ao morrer, se desfaz das suas camadas exteriores e as lança para o espaço.
No centro encontra-se uma anã branca - o remanescente de uma estrela gigante que já passou pelas convulsões finais. E a nebulosa não tem uma forma simples e circular: em vez disso, vêem-se dois escoamentos ejetados de forma violenta, como se fossem as asas de uma borboleta.
A envolver a anã branca central - ainda a temperaturas extremas devido ao calor residual do processo de morte e transformação - existe um toro espesso de poeira. Matsuura e a sua equipa recorreram ao alcance no infravermelho do JWST para atravessar esse “anel” e identificar, literalmente, de que é composto.
A maioria dos comprimentos de onda da luz é bloqueada e dispersa por estas poeiras; já o infravermelho, por ser de maior comprimento de onda, consegue penetrar, o que torna o JWST numa ferramenta ideal para estudar este ambiente difícil de decifrar.
O que o JWST e o ALMA revelaram sobre o pó cósmico
Para completar o retrato, os investigadores juntaram observações no infravermelho do JWST com medições em rádio do conjunto de antenas do Atacama para grande milímetro/submilímetro (ALMA). Em conjunto, os dados trouxeram novos pormenores sobre o que está a acontecer no coração da Nebulosa Borboleta.
No interior desse “donut” de poeira, os cientistas identificaram assinaturas no infravermelho de dois tipos de grãos: poeira amorfa, semelhante a fuligem, e estruturas cristalinas bem organizadas. O brilho observado sugere ainda que os grãos são relativamente grandes para poeira, numa escala de micrómetros - um indício de que permanecem ali há algum tempo e têm vindo a crescer.
A composição também chamou a atenção: há cristais de minerais silicatados como forsterite, enstatite e quartzo.
Na zona exterior do toro, notou-se um gradiente claro na distribuição de átomos e moléculas. Os iões que exigem mais energia para se formarem aparecem mais perto do centro da nebulosa, enquanto os iões que precisam de menos energia tendem a concentrar-se a distâncias maiores.
Outras estruturas assinaladas nos dados do JWST incluem grandes jatos de ferro e níquel que se afastam da estrela em direções opostas, bem como uma concentração considerável de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs). Este ponto, em particular, é muito relevante.
PAHs no interior da Nebulosa Borboleta NGC 6302 e pistas para a vida
Os PAHs são moléculas ricas em carbono, de aspeto “fuliginoso”, organizadas em anéis, e circulam pelo espaço em grande abundância. Por isso, surgem com frequência em teorias sobre a origem de vida baseada em carbono. Encontrá-los no coração da Nebulosa Borboleta, que é rica em oxigénio, oferece novas pistas sobre como podem formar-se os blocos de construção da vida: quando ventos estelares muito intensos colidem com o material que rodeia a estrela.
Não é possível “rebobinar” o Sistema Solar para observar como tudo se reuniu a partir de uma nuvem no espaço. No entanto, instrumentos como o JWST - e alvos como a Nebulosa Borboleta - dão aos cientistas a informação essencial para perceberem como aqui chegámos, a partir de poeiras geradas por uma estrela em fim de vida.
A investigação foi publicada nos Boletins Mensais da Royal Astronomical Society.
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