O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, mirou numa região densa e empoeirada da Nebulosa da Chama. E registrou o fraco brilho infravermelho de anãs marrons jovens – objeto que é quase uma estrela. Isso é difícil, senão impossível, para a maioria dos telescópios. E só foi possível graças a décadas de dados coletados por meio de outro telescópio: o Hubble.
Localizada a cerca de 1,4 mil anos-luz da Terra, a Nebulosa da Chama é um berço de formação estelar que existe há menos de um milhão de anos. Nela, há objetos tão pequenos que seus núcleos nunca serão capazes de fundir hidrogênio como as estrelas completas – são as anãs marrons, muitas vezes chamadas de “estrelas fracassadas“.
Com o tempo, o brilho dessas anãs se torna muito tênue. E elas ficam muito mais frias do que outros tipos de estrelas. Por isso observá-las é tão difícil. Mas não impossível – pelo menos, para o telescópio James Webb.
Equipe de astrônomos usa telescópio James Webb para entender formação de estrelas e planetas
Uma equipe de astrônomos usou a capacidade do Webb para explorar o limite de massa mais baixo das anãs marrons dentro da Nebulosa da Chama. O que eles descobriram: objetos flutuando livremente com cerca de duas a três vezes a massa de Júpiter.
Imagem em infravermelho capturada pelo telescópio James Webb destaca três objetos de baixa massa na Nebulosa da Chama (Imagem: NASA, ESA, CSA, STScI, M. Meyer – Universidade de Michigan)
“O objetivo deste projeto foi explorar o limite fundamental de baixa massa do processo de formação de estrelas e anãs marrons”, disse o autor principal do estudo, Matthew De Furio, da Universidade do Texas em Austin, em comunicado publicado pela NASA.
A fragmentação de estrelas e anãs marrons
O limite de baixa massa procurado pela equipe é definido pela fragmentação. Nesse processo, grandes nuvens moleculares se fragmentam em unidades menores e menores. Tanto estrelas quanto anãs marrons se originam dessas nuvens.
A fragmentação depende de vários fatores. Entre os principais, está o equilíbrio entre temperatura, pressão térmica e gravidade.
Conforme os fragmentos se contraem por conta da gravidade, seus núcleos aquecem. Se um núcleo for grande o suficiente, começará a fundir hidrogênio. Então, a pressão externa criada por essa fusão contra-ataca a gravidade, o que impede o colapso e garante a estabilização do objeto (leia-se: estrela).
Colagem de imagens da Nebulosa da Chama mostra imagem do Hubble à esquerda, enquanto as duas inserções à direita são imagens do James Webb (Imagem: NASA, ESA, CSA, M. Meyer – University of Michigan, A. Pagan – STScI)
No entanto, fragmentos cujos núcleos não são compactos e quentes o suficiente para queimar hidrogênio continuam a se contrair enquanto irradiam seu calor interno.
A fragmentação cessa quando um fragmento se torna opaco o suficiente para reabsorver sua própria radiação, o que interrompe o resfriamento e impede o colapso adicional.
Teorias colocaram o limite inferior desses fragmentos em algum lugar entre uma e dez massas de Júpiter. O estudo em questão, publicado no Astrophysical Journal Letters, reduz significativamente essa faixa.
“Encontramos menos objetos com cinco vezes a massa de Júpiter do que objetos com dez vezes a massa de Júpiter”, disse De Furio. “E encontramos muito menos objetos com três vezes a massa de Júpiter do que objetos com cinco vezes a massa de Júpiter. Não encontramos nenhum objeto com massa abaixo de duas ou três vezes a de Júpiter.”
Legado do Hubble
Embora o Hubble não consiga observar anãs marrons na Nebulosa da Chama com massa tão baixa quanto o Webb consegue, o telescópio foi crucial para identificar candidatos para estudos mais aprofundados.
Na imagem do Hubble, os objetos de baixa massa estão escondidos pela densa poeira e gás da região; nas imagens do Webb, eles aparecem devido à sensibilidade do telescópio à luz infravermelha tênue (Imagem: NASA, ESA, CSA, Alyssa Pagan – STScI)
“Ter dados [coletados por meio] do Hubble nos últimos 30 anos nos permitiu saber que esta é uma região realmente útil para estudar a formação de estrelas”, disse De Furio. Ele se referiu aos “pedaços” da Nebulosa da Chama investigados pela equipe por meio do Webb.
“É um salto quântico em nossas capacidades em relação ao que entendíamos com o Hubble. O Webb realmente está abrindo um novo campo de possibilidades, entendendo esses objetos”, explicou o astrônomo Massimo Robberto, do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial.
Investigar anãs marrons a fundo é importante porque pode ajudar a ciência a entender melhor como estrelas e planetas se formam.
Próximos passos
A equipe vai continuar estudando a Nebulosa da Chama por meio das ferramentas espectroscópicas do Webb. O objetivo é detalhar ainda mais os diferentes objetos dentro de seu casulo empoeirado.
“Há uma grande sobreposição entre as coisas que poderiam ser planetas e as coisas que são anões marrons de massa muito, muito baixa”, disse Michael Meyer, da Universidade de Michigan. “E esse é o nosso trabalho nos próximos cinco anos: descobrir o que é o quê e por que.”
Pedro Spadoni é jornalista formado pela Universidade Metodista de Piracicaba (Unimep). Já escreveu para sites, revistas e até um jornal. No Olhar Digital, escreve sobre (quase) tudo.
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