Nebulosa Anel Oculta uma Grande Estrutura de Ferro

A nuvem de ferro está sendo relatada pela primeira vez nas Mensal Notices da Royal Astronomical Society. Ela forma uma longa faixa que se encaixa perfeitamente na região interna da nebulosa, que possui uma forma elíptica vista 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 ao redor do Sol, e a quantidade total de ferro que contém é aproximadamente igual à massa de Marte.

O que torna a Nebulosa Anelar especial

A Nebulosa Anelar foi observada pela primeira vez em 1779 pelo astrônomo francês Charles Messier na constelação do norte Lyra.² É uma concha brilhante de gás produzida quando uma estrela atinge o fim de sua fase de queima de combustível nuclear e ejecta suas camadas externas para o espaço. Astrônomos esperam que o Sol libere seu material externo de maneira similar em vários bilhões de anos.³

Como a barra de ferro foi encontrada

A nuvem de ferro foi revelada através de observações feitas com o modo de Unidade de Campo Integral Grande (LIFU) de um novo instrumento conhecido como WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer).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 Anelar, cobrindo todos os comprimentos de onda ópticos pela primeira vez.

Vendo a Nebulosa de uma nova forma

O autor principal, Dr. Roger Wesson, que atua no Departamento de Física e Astronomia do UCL e na Universidade de Cardiff, descreveu como a descoberta surgiu. “Embora a Nebulosa Anelar tenha sido estudada usando 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 em 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 rolamos pelas imagens, uma coisa se destacou de forma clara – 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 expulsou 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 coautora, Professora Janet Drew, da Física e Astronomia do UCL, enfatizou que informações-chave ainda estão faltando. “Definitivamente precisamos saber mais – particularmente se outros elementos químicos co-existem com o ferro recém-detectado, pois isso provavelmente nos diria a classe correta de modelo a ser seguida. No 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 pesquisas nos próximos cinco anos, estudando objetos que variam de anãs brancas próximas a galáxias extremamente distantes. Uma parte do projeto, a pesquisa de Física Estelar, Circumstelar e Interestelar liderada pela Professora Drew, já está observando muitas nebulosas ionizadas adicionais na Via Láctea do norte.

Dr. Wesson observou que estruturas semelhantes podem acabar sendo comuns. “Seria muito surpreendente se a barra de ferro na Nebulosa Anelar fosse única. Portanto, espero que, à medida que observamos e analisamos mais nebulosas formadas 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 estrutura fascinante, previamente desconhecida, em uma joia do céu noturno, adorada por observadores do céu no Hemisfério Norte, demonstra as incríveis capacidades do WEAVE. Estamos ansiosos por muitas mais descobertas deste novo instrumento.”

Notas

1. 1 Veja, por exemplo, 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
2. A Nebulosa Anelar também é conhecida como M 57 – a 57ª listagem no catálogo de ‘Nebulosas e Aglomerados Estelares’ de Messier. 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.
3. Uma vez que uma estrela como o Sol fica sem combustível de hidrogênio, ela se expande para se tornar um gigante vermelho extremo e ejetar suas camadas externas, que então se movem para formar uma concha brilhante. Uma concha criada dessa forma é conhecida na astronomia como uma nebulosa planetária. O núcleo estelar restante se torna uma anã branca, que, embora não esteja mais queimando combustível, continua a brilhar enquanto se resfria lentamente ao longo de bilhões de anos. A Nebulosa Anelar 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 muito do carbono e nitrogênio do Universo – blocos de construção essenciais para a 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 poderosa explosão chamada supernova enquanto colapsam para formar um buraco negro ou uma estrela de nêutrons.
4. O financiamento para a instalação WEAVE foi fornecido pelo UKRI STFC, pela Universidade de Oxford, NOVA, NWO, Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC), os parceiros do Grupo Isaac Newton (STFC, NWO e Espanha, liderados pelo IAC), INAF, CNRS-INSU, o Observatório de Paris, Região Île-de-France, CONACYT através do INAOE, o Ministério da Educação, Ciência e Esportes da República da Lituânia, o Observatório Konkoly (CSFK), o Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA Heidelberg), a Universidade de Lund, o Instituto Leibniz para Astrofísica de Potsdam (AIP), o Conselho de Pesquisa Sueco, a Comissão Europeia e a Universidade da Pensilvânia. O Consórcio da Pesquisa WEAVE consiste no ING, seus três parceiros, representados pelo UKRI STFC, NWO, e o IAC, NOVA, INAF, GEPI, INAOE, Universidade de Vilnius, FTMC — Centro de 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 subsídios que apoiam o WEAVE pode ser encontrada em https://weave-project.atlassian.net/wiki/display/WEAVE/WEAVE+Acknowledgements.
5. O Telescópio William Herschel é o telescópio líder do Grupo Isaac Newton (ING), que por sua vez faz 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).