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Como uma nuvem se torna uma estrela

Por Natasha Romanzoti, em 14.05.2013

Como estrelas como o nosso sol surgem? Quais processos fundamentais são responsáveis ​​por transformar uma nuvem interestelar de gás e poeira escura e difusa em um objeto muito mais denso e brilhante?

Astrônomos de uma equipe composta por João F. Alves (Agência Espacial Europeia, ESO), Charles J. Lada (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, EUA) e Elizabeth A. Lada (Universidade da Flórida, EUA) deram um passo importante no sentido de responder a esta pergunta.

Com base no mais detalhado estudo já feito da estrutura interna de uma pequena nuvem interestelar, três cientistas descobriram que ela estava, aparentemente, a ponto de se tornar instável, e, portanto, na fase imediatamente anterior a um dramático colapso em uma densa e quente estrela de baixa massa.

A nova visão desta fase de pré-colapso do complicado processo de nascimento estelar é baseado em observações feitas com os telescópios do ESO nos observatórios La Silla e Paranal no Chile.

Glóbulo de Bok

A atual estrutura da nuvem, “glóbulo de Bok” (nuvem escura de poeira densa e gás em que, ocasionalmente, nascem estrelas), conhecida como Barnard 68 (B68), é regida pela mesma física que a de uma estrela.

A nuvem está em um estado temporário de “quase equilíbrio”, no qual a força de gravidade interior causada pela sua massa mais ou menos equivale à pressão do exterior, devido à sua temperatura. Mas esta situação não pode durar muito tempo.

Os astrônomos acreditam que esta nuvem particular, juntamente com algumas outras no mesmo bairro galáctico, constituem os restos de uma nuvem muito maior que desapareceu devido à influência de fortes ventos estelares e radiação ultravioleta de estrelas jovens e pesadas, bem como explosões de supernovas.

Elo perdido

Astrônomos já sabem há algum tempo que as estrelas como o nosso sol se formam a partir de nuvens interestelares de gás e poeira.

Quando elas se contraem, a temperatura interior sobe. Se a nuvem é suficientemente pesada, torna-se muito quente no centro, e processos nucleares que produzem energia inflamam. Depois de um tempo, as regiões centrais da nuvem se equilibram e uma nova estrela nasce.

De forma parecida, planetas são formados a partir das condensações no material envolvente de um disco de poeira.

Uma boa compreensão da origem das estrelas e sistemas planetários, como o nosso próprio sistema solar, está, portanto, intimamente ligado a um conhecimento detalhado das condições dos interiores frios de nuvens escuras no espaço interestelar.

No entanto, essas nuvens são altamente opacas e suas estruturas físicas permanecem um mistério. As fases seguintes a esta na evolução estelar são muito mais conhecidas. Alguns cientistas, portanto, referem-se a esses primeiros estágios como o “elo perdido” no nosso entendimento atual de formação de estrelas.

Os resultados deste estudo mudam essa situação. Por meio de uma nova técnica simples de observação, foi possível explorar a estrutura pormenorizada de uma nuvem próxima.

Descobriu-se que ela é bastante simples, com a densidade média aumentando progressivamente em direção ao centro. De fato, a maneira como isto acontece (referida como “o perfil de densidade” da nuvem) é exatamente o esperado em uma esfera de gás isolada a uma certa temperatura, na qual a força da gravidade é finamente equilibrada contra a pressão interna térmica.

Com esta descrição clara, é agora possível determinar com precisão sem precedentes os parâmetros fundamentais da nuvem, tais como a sua distância e relação entre gás e poeira.

O astrônomo da ESO João Alves, parte da equipe, disse: “Estas medidas constituem um grande avanço na compreensão de nuvens escuras. Pela primeira vez, a estrutura interna de uma nuvem escura foi especificada com um detalhe que se aproxima ao nosso conhecimento estelar”.

A técnica

A técnica de observação que levou ao novo resultado é simples, mas muito difícil de aplicar a nuvens escuras.

Baseia-se em medições da luz de estrelas que estão localizadas por trás da nuvem. Quando esta luz passa através da nuvem, é absorvida e dispersa pelo interior da poeira. O efeito depende da cor (comprimento de onda), e as estrelas de fundo parecerão mais vermelhas do que realmente são. Também é proporcional à quantidade de material obscurecido e é, portanto, maior para as estrelas que estão situadas atrás do centro da nuvem.

Através da medição do grau dessa “vermelhidão” experimentada por estrelas vistas através de diferentes áreas da nuvem, é possível traçar a distribuição de poeira na nuvem. Quanto mais fina a rede de fundo de estrelas é, mais detalhado será o mapa e as informações sobre a estrutura interna da nuvem.

E esse é exatamente o problema. Mesmo pequenas nuvens são tão opacas que poucas estrelas de fundo podem ser vistas através delas. Apenas telescópios e instrumentos extremamente sensíveis são capazes de observar um número suficiente de estrelas a fim de produzir resultados significativos. Em particular, até agora nunca foi possível mapear as áreas centrais mais densas de uma nuvem escura.

A estrutura de Barnard 68

A uma distância de apenas 410 anos-luz, Barnard 68 é uma das nuvens escuras mais próximas de nós.

Seu tamanho é de cerca de 12.500 UA (ou 2 milhões de milhões de quilômetros), ou o mesmo que a chamada “Nuvem de Oort” que circunda o sistema solar. A temperatura de Barnard 68 é de menos 257 graus Celsius, e a pressão na sua fronteira é de 0,0025 NPA, ou cerca de 10 vezes mais elevada do que no meio interestelar (mas ainda 40.000 de milhões de vezes menor do que a pressão atmosférica na superfície da Terra). A massa total da nuvem é cerca do dobro do sol.

Uma investigação de Barnard 68 feita por instrumentos do New Technology Telescope (NTT) em La Silla e do Very Large Telescope (VLT) em Paranal revelou um total de cerca de 3.700 estrelas de fundo (das quais mais de 1.000 só pode ser vistas no infravermelho).

Medidas cuidadosas das cores dessas estrelas e, consequentemente, do grau de obscurecimento, permitiram o mapeamento mais detalhado e preciso da distribuição de poeira dentro de uma nuvem escura já realizado.

A fim de aumentar ainda mais essa precisão, a densidade média de poeira foi medida em círculos concêntricos em torno do centro – isto resultou numa determinação muito precisa da mudança na densidade da poeira com a distância a partir do centro: quase exatamente a prevista para uma esfera em que as forças opostas da gravidade e da pressão interna equilibram entre si. No entanto, ficou também evidente que Barnard 68 é apenas marginalmente estável, e está à beira do colapso.

Essa caracterização detalhada de uma nuvem escura interestelar que está atualmente na fase imediatamente anterior ao colapso e formação de estrelas constitui um passo muito importante para uma melhor compreensão das primeiras fases do ciclo de vida estelar.

Os astrônomos sugerem que Barnard 68 (e seus irmãos vizinhos, as nuvens escuras Barnard 69, 70 e 72) podem ser os precursores de uma associação isolada e pouco povoada de estrelas de baixa massa.

João Alves e seus colegas acreditam que elas são os núcleos remanescentes de peças particularmente resistentes de uma nuvem maior ou “tempestades” da explosão de supernovas.

“Nossas novas observações mostram que objetos com a massa certam como Barnard 68, podem atingir um equilíbrio temporário e sobreviver por algum tempo antes de começar a entrar em colapso”, disse Alves.[ESO]

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