Astrônomos na Europa identificaram uma característica inesperada oculta dentro da famosa Nebulosa do Anel. A descoberta foi realizada por uma equipe liderada por pesquisadores da UCL (University College London) e da Universidade de Cardiff, que encontraram uma nuvem estreita em forma de barra composta de ferro nas profundezas da nebulosa.
A nuvem de ferro está sendo relatada pela primeira vez na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Ela forma uma longa faixa que se encaixa perfeitamente na região interna da nebulosa, que possui uma forma elíptica visível em muitas imagens conhecidas, incluindo aquelas capturadas pelo Telescópio Espacial James Webb em comprimentos de onda infravermelhos.1 A estrutura é imensa. Seu comprimento é cerca de 500 vezes maior que a órbita de Plutão em torno do Sol, e a quantidade total de ferro que contém é aproximadamente igual à massa de Marte.
O que torna a Nebulosa do Anel especial
A Nebulosa do Anel foi observada pela primeira vez em 1779 pelo astrônomo francês Charles Messier na constelação do Lira.2 É uma concha brilhante de gás produzida quando uma estrela chega ao final de sua fase de queima de combustível nuclear e ejecta suas camadas externas para o espaço. Os astrônomos esperam que o Sol derrame seu material externo de maneira similar daqui a vários bilhões de anos.3
Como a barra de ferro foi encontrada
A nuvem de ferro foi revelada por meio de observações realizadas com o modo de Unidade de Campo Integral Grande (LIFU) de um novo instrumento chamado Explorar Velocidade de Área Aprimorada do WHT (WEAVE).4 O WEAVE está montado no telescópio William Herschel de 4,2 metros do Grupo Isaac Newton.5
O LIFU é composto por centenas de fibras ópticas que trabalham em conjunto. Essa configuração permitiu que os pesquisadores coletassem espectros (onde a luz é separada em seus comprimentos de onda constituintes) de cada ponto na face da Nebulosa do Anel, cobrindo todos os comprimentos de onda ópticos pela primeira vez.
Vendo a Nebulosa de uma nova maneira
O autor principal Dr. Roger Wesson, que está baseado no Departamento de Física e Astronomia da UCL e na Universidade de Cardiff, descreveu como a descoberta surgiu. “Embora a Nebulosa do Anel tenha sido estudada utilizando muitos telescópios e instrumentos diferentes, o WEAVE nos permitiu observá-la de uma nova maneira, fornecendo muito mais detalhes do que antes. Ao obter um espectro continuamente ao longo de toda a nebulosa, podemos criar imagens da nebulosa em qualquer comprimento de onda e determinar sua composição química em qualquer posição.
“Quando processamos os dados e percorremos as imagens, uma coisa se destacou claramente — essa ‘barra’ desconhecida de átomos de ferro ionizados, no meio do anel familiar e icônico.”
Ideias concorrentes sobre sua origem
Os pesquisadores afirmam que a origem da barra de ferro ainda é desconhecida. Observações mais detalhadas serão necessárias para entender como ela se formou. Uma possibilidade é que a estrutura preserve novas informações sobre como a estrela moribunda expeliu seu material. Outra explicação, mais especulativa, sugere que o ferro poderia ser parte de um arco curvado de plasma criado quando um planeta rochoso foi vaporizado durante uma expansão anterior da estrela.
A co-autora Professora Janet Drew da UCL de Física e Astronomia enfatizou que informações chave ainda estão faltando. “Definitivamente precisamos saber mais — particularmente se outros elementos químicos coexistem com o ferro recém-detectado, pois isso provavelmente nos dirá qual classe de modelo seguir. Neste momento, estamos perdendo essa informação importante.”
Próximos passos para a pesquisa
A equipe está agora preparando um estudo de acompanhamento e planeja coletar novos dados usando o LIFU do WEAVE em uma resolução espectral mais alta. Essas observações devem ajudar a esclarecer como a barra de ferro se formou e se outros elementos estão presentes ao lado dela.
O WEAVE está programado para realizar oito grandes levantamentos nos próximos cinco anos, estudando objetos que variam de anãs brancas próximas a galáxias extremamente distantes. Uma parte do projeto, o levantamento de Física Estelar, Circumstelar e Interestelar liderado pela Professora Drew, já está observando muitas nebulosas ionizadas adicionais na parte norte da Via Láctea.
Dr. Wesson destacou que estruturas semelhantes podem acabar sendo comuns. “Seria muito surpreendente se a barra de ferro na Nebulosa do Anel fosse única. Portanto, esperamos que, à medida que observamos e analisamos mais nebulosas criadas da mesma maneira, descubramos mais exemplos desse fenômeno, o que nos ajudará a entender de onde vem o ferro.”
O Professor Scott Trager, Cientista do Projeto WEAVE na Universidade de Groningen, acrescentou: “A descoberta dessa fascinante estrutura, previamente desconhecida, em uma joia do céu noturno, apreciada por observadores do céu no Hemisfério Norte, demonstra as incríveis capacidades do WEAVE. Estamos ansiosos por mais descobertas deste novo instrumento.”
Notas
- 1 Ver e.g. https://www.ucl.ac.uk/news/2023/aug/second-james-webb-image-ring-nebula-hints-dying-stars-companion https://www.cardiff.ac.uk/news/view/2739414-astronomers-spy-structures-that-no-previous-telescope-could-detect-in-new-images-of-dying-star
- A Nebulosa do Anel também é conhecida como M 57 — a 57ª listagem no catálogo de Messier de ‘Nebulosas e Aglomerados de Estrelas’. John L E Dreyer também a incluiu em seu Novo Catálogo Geral, publicado pela primeira vez em 1888 pela Royal Astronomical Society, onde aparece como NGC 6720.
- Uma estrela como o Sol, ao esgotar seu combustível de hidrogênio, expande-se para se tornar um gigante vermelho extremo e desprende suas camadas externas, que então se dispersam para formar uma concha brilhante. Uma concha criada dessa maneira é conhecida na astronomia como nebulosa planetária. O núcleo estelar remanescente se torna uma anã branca, que, embora não queime mais combustível, continua a brilhar enquanto esfria lentamente ao longo de bilhões de anos. A Nebulosa do Anel é uma nebulosa planetária localizada a 2.600 anos-luz (ou 787 parsecs) de distância, que se pensa ter se formado há cerca de 4.000 anos. A ejeção de nebulosas planetárias devolve matéria forjada em uma estrela ao espaço interestelar e é a fonte de grande parte do carbono e nitrogênio do universo — componentes-chave da vida na Terra. Estrelas com mais de cerca de oito vezes a massa do Sol envelhecem de maneira diferente, encerrando a vida abruptamente em uma explosão poderosa chamada supernova, à medida que colapsam para formar um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.
- O financiamento para a instalação WEAVE foi fornecido por UKRI STFC, pela Universidade de Oxford, NOVA, NWO, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), os parceiros do Grupo Isaac Newton (STFC, NWO e Espanha, liderados pelo IAC), INAF, CNRS-INSU, o Observatório de Paris, a Região Île-de-France, CONACYT através do INAOE, o Ministério da Educação, Ciência e Esportes da República da Lituânia, o Observatório Konkoly (CSFK), Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), Universidade de Lund, o Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), o Conselho Sueco de Pesquisa, a Comissão Europeia e a Universidade da Pensilvânia. O Consórcio de Levantamento WEAVE consiste no ING, seus três parceiros, representados pelo UKRI STFC, NWO e o IAC, NOVA, INAF, GEPI, INAOE, Universidade de Vilnius, FTMC — Centro para Ciências Físicas e Tecnologia (Vilnius), e participantes individuais do WEAVE. O site do WEAVE pode ser encontrado em https://weave-project.atlassian.net/wiki/display/WEAVE e a lista completa de agências de fomento e doações que apoiam o WEAVE pode ser encontrada em https://weave-project.atlassian.net/wiki/display/WEAVE/WEAVE+Acknowledgements.
- O Telescópio William Herschel é o telescópio principal do Grupo Isaac Newton (ING), que, por sua vez, é parte do Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias. O ING é operado em conjunto pelo Reino Unido (STFC-UKRI), Países Baixos (NWO) e Espanha (IAC, financiado pelo Ministério da Ciência, Inovação e Universidades da Espanha).
