Webb observa “ampulheta” incandescente e o nascer de uma nova estrela

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

A protoestrela L1527, vista nesta imagem pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, está embebida numa nuvem de material que está a alimentar o seu crescimento. O material ejectado da estrela limpou as cavidades acima e abaixo dela, cujos limites brilham laranja e azul nesta imagem infravermelha. A região central superior exibe formas semelhantes a bolhas devido a “arrotos” estelares, ou ejecções esporádicas. O Webb também detecta filamentos feitos de hidrogénio molecular que foi chocado por ejecções estelares passadas. Intrigantemente, as bordas das cavidades no canto superior esquerdo e inferior direito aparecem direitos, enquanto os limites no canto superior direito e inferior esquerdo são curvados. A região na parte inferior direita aparece azul, pois há menos poeira entre ela e o Webb do que as regiões cor-de-laranja mais acima.
Crédito: NASA, ESA, CSA e STScI, J. DePasquale (STScI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA revelou as características outrora escondidas da protoestrela dentro da nuvem escura L1527 com o seu instrumento NIRCam (Near Infrared Camera), fornecendo uma visão da formação de uma nova estrela.

Estas nuvens abrasadoras dentro da região de formação estelar de Touro só são visíveis no infravermelho, tornando-as num alvo ideal para o Webb.

A protoestrela propriamente dita está escondida dentro do “pescoço” desta forma de ampulheta. O disco protoplanetário, visto de lado, é a linha escura que atravessa o meio do pescoço.

A luz da protoestrela “vaza” para cima e para baixo deste disco, iluminando cavidades dentro do gás e poeira circundantes.

As características mais prevalecentes da região, as nuvens azuis e alaranjadas, contornam cavidades criadas à medida que o material que se afasta da protoestrela colide com a matéria em redor.

As cores são devidas a camadas de poeira entre o Webb e as nuvens. As áreas azuis são onde a poeira é mais fina. Quanto mais espessa for a camada de poeira, menos luz azul é capaz de escapar, criando bolsas de cor laranja.

O Webb também revela filamentos de hidrogénio molecular que foram chocados à medida que a protoestrela ejeta o material para longe. Os choques e a turbulência inibem a formação de novas estrelas, que de outra forma existiriam por toda a nuvem. Como resultado, a protoestrela domina o espaço, roubando grande parte do material para si própria.

Apesar do caos que L1527 está a causar, tem apenas cerca de 100.000 anos – um corpo relativamente jovem. Dada a sua idade e o seu brilho no infravermelho distante, L1527 é considerada uma protoestrela de classe 0, a fase mais precoce da formação estelar.

Protoestrelas como esta, que ainda se encontram envoltas numa nuvem escura de poeira e gás, têm um longo caminho a percorrer antes de se tornarem estrelas de pleno direito. L1527 ainda não gera a sua própria energia através da fusão nuclear de hidrogénio, uma característica essencial das estrelas.

A sua forma, embora maioritariamente esférica, é também instável, assumindo a configuração de um pequeno, quente e inchado “tufo” de gás algures entre 20% e 40% a massa do nosso Sol.

À medida que uma protoestrela continua a acretar massa, o seu núcleo comprime-se gradualmente e aproxima-se da fusão nuclear estável. A imagem revela que L1527 está a fazer exactamente isso. A nuvem molecular circundante é constituída por poeira densa e gás que estão a ser arrastados para o centro, onde a protoestrela reside.

À medida que o material cai para dentro, espirala em torno do centro. Isto cria um disco denso de material, que alimenta o material para a protoestrela. À medida que ganha mais massa e se comprime cada vez mais, a temperatura do seu núcleo sobe, acabando por atingir o limite que dá início à fusão nuclear.

O disco, visto na imagem como uma banda escura em frente do centro brilhante, tem aproximadamente o tamanho do nosso Sistema Solar. Dada a densidade, não é invulgar que tanto deste material se aglomere – o início dos planetas. Em última análise, esta vista de L1527 fornece uma janela do aspecto do nosso Sol e do Sistema Solar na sua infância.

Astronomia On-line
18 de Novembro de 2022



 

330: Nova imagem do JWST capta a visão mais clara dos anéis de Neptuno em décadas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Imagem de Neptuno captada pelo instrumento NIRCam do Webb a 12 de Julho de 2022 que mostra os gloriosos anéis do planeta pela primeira vez em mais de três décadas.
As características mais proeminentes da atmosfera de Neptuno nesta imagem são uma série de manchas brilhantes no hemisfério sul do planeta que representam nuvens de alta altitude de metano gelado. Mais subtilmente, uma linha fina de brilho em torno do equador do planeta pode ser uma assinatura visual da circulação atmosférica global que alimenta os ventos e tempestades de Neptuno. Além disso, pela primeira vez, o Webb observou uma faixa contínua de nuvens de alta latitude em torno de um vórtice previamente conhecido no pólo sul de Neptuno.
Crédito: NASA/ESA/CSA e STScI

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA está a mostrar as suas capacidades mais perto de casa com a sua primeira imagem de Neptuno.

O Webb não só captou a visão mais clara dos anéis deste peculiar planeta em mais de 30 anos, como as suas câmaras estão também a revelar o gigante gelado sob uma luz totalmente nova.

O aspecto mais impressionante da nova imagem do Webb é a visão nítida dos anéis dinâmicos do planeta – alguns dos quais não têm sido vistos de todo, quanto mais com este detalhe, desde a passagem da Voyager 2 em 1989.

Além dos vários anéis estreitos e brilhantes, as imagens do Webb mostram claramente as bandas de poeira mais fracas de Neptuno. A qualidade de imagem extremamente estável e precisa do Webb também permite detectar estes anéis fracos muito próximos de Neptuno.

Neptuno tem fascinado e deixado os investigadores perplexos desde a sua descoberta em 1846. Localizado 30 vezes mais longe do Sol do que a Terra, Neptuno orbita numa das áreas mais sombrias do nosso Sistema Solar. A essa distância extrema, o Sol é tão pequeno e ténue que o meio-dia em Neptuno é semelhante a um fraco crepúsculo na Terra.

Este planeta é caracterizado como um gigante de gelo devido à composição química do seu interior. Em comparação com os gigantes gasosos Júpiter e Saturno, Neptuno é muito mais rico em elementos mais pesados do que o hidrogénio e o hélio.

Isto é aparente no bem conhecido aspecto azul de Neptuno nas imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA em comprimentos de onda visíveis, provocado por pequenas quantidades de metano gasoso.

O instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb captura objectos no infravermelho próximo, de 0,6 a 5 micrómetros, pelo que Neptuno não aparece azul.

De facto, o gás metano é tão fortemente absorvido que o planeta é bastante escuro nos comprimentos de onda do Webb, excepto quando existem nuvens de alta altitude.

Tais nuvens de metano gelado são proeminentes como estrias brilhantes e manchas, que reflectem a luz solar antes de ser absorvida pelo gás metano. Imagens de outros observatórios têm registado estas características de nuvens em rápida evolução ao longo dos anos.

Mais subtilmente, uma linha fina de luminosidade em torno do equador do planeta pode ser uma assinatura visual da circulação atmosférica global que alimenta os ventos e tempestades de Neptuno. A atmosfera desce e aquece no equador, e assim brilha mais em comprimentos de onda infravermelhos do que os gases mais frios e circundantes.

A órbita de 164 anos de Neptuno significa que o seu pólo norte, no topo desta imagem, está justamente fora de vista para os astrónomos, mas as imagens do Webb sugerem um brilho intrigante nessa área.

Um vórtice previamente conhecido no pólo sul é evidente na imagem do Webb, mas pela primeira o telescópio revelou uma banda contínua de nuvens à sua volta.

O Webb também fotografou sete das 14 luas conhecidas de Neptuno. Dominando este retrato de Neptuno pelo Webb está um ponto de luz muito brilhante ostentando os picos de difracção vistos em muitas das imagens do Webb; não é uma estrela, mas a lua mais invulgar de Neptuno, Tritão.

Coberta por uma camada gelada de azoto condensado, Tritão reflecte uma média de 70% da luz solar que a atinge. É bem mais brilhante do que Neptuno porque a atmosfera do planeta é escurecida pela absorção de metano nos comprimentos de onda do Webb.

Tritão orbita Neptuno numa órbita bizarra (retrógrada), levando os astrónomos a especular que esta lua era na realidade um objecto da Cintura de Kuiper que foi gravitacionalmente capturado por Neptuno. Estão planeados estudos adicionais de Tritão e Neptuno para o próximo ano.

Astronomia On-line
23 de Setembro de 2022



 

17: Visão ampla do Universo jovem revela indícios de galáxia muito primitiva

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os cientistas da Colaboração CEERS identificaram o objecto apelidado de “galáxia de Maisie”, em honra da filha do chefe de projecto Steven Finkelstein, que pode ser uma das primeiras galáxias alguma vez observadas. Se o seu desvio para o vermelho, estimado em 14, for confirmado com futuras observações, isso significaria que a estamos a vê-la como era apenas 290 milhões de anos após o Big Bang.
Crédito: NASA/STScI/CEERS/TACC/S. Finkelstein/M. Bagley/Z. Levay

Duas novas imagens pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA mostram o que podem ser as galáxias mais primitivas algumas vez observadas. Ambas as imagens incluem objectos de há mais de 13 mil milhões de anos e uma oferece um campo de visão muito mais amplo do que o da imagem FDF (First Deep Field) do Webb, divulgada com grande fanfarra a 12 de Julho.

As imagens representam algumas das primeiras de uma grande colaboração de astrónomos e outros investigadores académicos que se associaram à NASA e parceiros globais para descobrir novas perspectivas sobre o Universo.

A equipa identificou um objecto particularmente excitante – denominado galáxia de Maisie em honra da filha do chefe de projecto, Steven Finkelstein – que estimam que esteja a ser observado apenas 290 milhões de anos após o Big Bang (os astrónomos referem-se a isto como tendo um desvio para o vermelho de z=14).

A descoberta foi publicada no site de pré-impressão arXiv e aguarda revisão por pares e publicação numa revista da especialidade. Se o achado for confirmado, será uma das galáxias mais primitivas alguma vez observadas, e a sua presença indicaria que as galáxias começaram a formar-se muito mais cedo do que muitos astrónomos pensavam anteriormente.

As imagens nítidas e sem precedentes revelam uma mão cheia de galáxias complexas que evoluem ao longo do tempo – alguns cata-ventos elegantemente maduros, outras manchas juvenis, outras espirais. As imagens, que demoraram cerca de 24 horas a recolher, são de uma zona do céu perto da “pega” da “frigideira” da Ursa Maior. Esta mesma área do céu foi observada anteriormente pelo Telescópio Espacial Hubble.

“É incrível ver um ponto de luz pelo Hubble tornar-se numa galáxia linda e completamente formada nas novas imagens do James Webb, e outras galáxias surgem do nada”, disse Finkelstein, professor associado de astronomia na Universidade do Texas em Austin, EUA, e investigador principal do CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science Survey), do qual estas imagens foram obtidas.

A colaboração CEERS é composta por 18 co-investigadores de 12 instituições e mais de 100 colaboradores dos EUA e de nove outros países. Os investigadores do CEERS estão a estudar como algumas das primeiras galáxias se formaram quando o Universo tinha menos de 5% da sua idade actual, durante um período conhecido como reionização.

Antes da chegada dos dados actuais do telescópio, Micaela Bagley, investigadora pós-doutorada na mesma universidade e uma das líderes de imagem do CEERS, criou imagens simuladas para ajudar a equipa a desenvolver métodos de processamento e análise das novas imagens. Bagley liderou um grupo que processava as imagens reais para que os dados pudessem ser analisados por toda a equipa.

A imagem grande é um mosaico de 690 quadros individuais que levaram cerca de 24 horas a recolher utilizando o instrumento NIRCam (Near Infrared Camera). Esta nova imagem cobre uma área do céu cerca de oito vezes maior do que a imagem FDF do Webb, embora não seja tão profunda.

Os investigadores usaram supercomputadores no TACC (Texas Advanced Computing Center) para o processamento inicial da imagem: o supercomputador Stampede2 foi usado para remover o ruído de fundo e artefactos, e o Frontera, o supercomputador mais poderoso situado numa universidade norte-americana, foi utilizado para unir as imagens e assim formar um único mosaico.

“O poder computacional de alto desempenho tornou possível combinar uma miríade de imagens para manter os quadros em memória, de uma só vez, para processamento, resultando numa única imagem linda”, acrescentou Finkelstein.

A outra imagem foi obtida com o MIRI (Mid-Infrared Instrument). Em comparação com o NIRcam, o MIRI tem um campo de visão mais pequeno, mas opera a uma resolução espacial muito mais elevada do que os anteriores telescópios no infravermelho médio. O MIRI detecta comprimentos de onda mais longos do que o NIRCam, permitindo aos astrónomos ver poeira cósmica a brilhar em galáxias com formação estelar e buracos negros a distâncias moderadamente grandes, e ver luz de estrelas mais antigas a distâncias muito grandes.

Todo o programa CEERS vai envolver mais de 60 horas de tempo de telescópio. Muitos mais dados de imagem serão recolhidos em Dezembro, juntamente com medições espectroscópicas de centenas de galáxias distantes.

Astronomia On-line
5 de Agosto de 2022