Um movimentado viveiro estelar na pitoresca Nebulosa de Orion será objeto de estudo para o Telescópio Espacial James Webb da NASA, programado para lançamento em 2021. Uma equipe liderada por Mark McCaughrean, o cientista interdisciplinar da Webb para a formação de estrelas, irá pesquisar uma região interna da nebulosa chamada Cluster do Trapézio. Este aglomerado é o lar de cerca de mil estrelas jovens, todos amontoados em um espaço de apenas 4 anos-luz de diâmetro - aproximadamente a distância de nosso Sol a Alfa Centauro.

"É um local onde existem muitas estrelas muito jovens com cerca de um milhão de anos, "explicou McCaughrean, que também é Conselheiro Sênior para Ciência e Exploração da Agência Espacial Européia. "Um milhão de anos pode não parecer muito jovem, mas se nosso sistema solar fosse uma pessoa de meia-idade, as estrelas neste aglomerado são apenas bebês, três ou quatro dias. Portanto, há todo tipo de coisa interessante acontecendo com eles que não vemos nas estrelas mais antigas ao nosso redor hoje. Estamos muito interessados ​​em entender como as estrelas e seus sistemas planetários se desenvolvem nos estágios iniciais. "

Por que a nebulosa de Orion? "Orion é a região de formação de estrelas massivas mais próxima do Sol, "disse McCaughrean." Existem lugares mais próximos do Sol que têm jovens, estrelas de baixa massa, mas não há nenhum mais perto que tenha estrelas grandes e os menores objetos. "

McCaughrean e sua equipe vão estudar três fenômenos interessantes no Cluster do Trapézio. Primeiro, eles examinarão a distribuição das massas de objetos jovens neste agrupamento. Próximo, eles examinarão as fases iniciais da formação de planetas em torno das estrelas jovens do aglomerado. Finalmente, a equipe estudará o material que muitas das jovens estrelas estão ejetando em jatos e saídas. As observações fazem parte de um programa de Observações de Tempo Garantido (GTO) concedido a McCaughrean por causa de sua função como Cientista Interdisciplinar da Webb.

Classificando as estrelas e outros objetos jovens

Além de examinar as jovens estrelas do aglomerado, os cientistas vão olhar para corpos com massas abaixo das estrelas, chamadas de anãs marrons. Esses são objetos que se formam como estrelas por meio do colapso gravitacional de nuvens de gás e poeira, mas porque eles não têm material suficiente, eles nunca desenvolvem as temperaturas e as pressões em seus centros necessárias para fundir o hidrogênio.

Eles também investigarão objetos menores, equivalente em massa a Júpiter ou mesmo Saturno. Chamado de "flutuação livre, objetos de massa planetária, "eles não estão em órbita em torno de uma estrela. É uma questão em aberto se eles se formam da mesma forma que outros planetas - por acréscimo de gás e poeira de um disco protoplanetário que sobrou da formação estelar.

Esse objeto se formou originalmente como um planeta em torno de uma estrela, ou se formou a partir do mesmo gás e poeira de que as estrelas se formaram, sozinho? McCaughrean e sua equipe estão tentando responder a essa pergunta. "Podemos encontrar algum tipo de característica que esses objetos de massa extremamente baixa exibem para nos ajudar a descobrir se eles se formaram isoladamente, ou melhor, foram formados como planetas em órbita em torno de estrelas, e foi expulso em algum tipo de interação? "

Os cientistas usarão imagens multicoloridas de Webb para encontrar objetos com massas muito baixas e, em seguida, ver quantos desses objetos existem em diferentes categorias de massa - por exemplo, quantos são como o Sol; quantos são um décimo da massa do Sol; e quantos são um centésimo da massa do Sol. Eles também usarão Webb para analisar suas atmosferas. Essas informações dirão aos pesquisadores muito sobre como esses corpos devem ter se formado e como eles evoluirão à medida que envelhecem.

Estudando as silhuetas

Algumas estrelas recém-nascidas neste berçário são rodeadas por discos de gás e poeira que aparecem como silhuetas contra a nebulosa brilhante. Os astrônomos acreditam que os planetas devem estar começando a se formar dentro desses discos. McCaughrean e sua equipe usarão a alta resolução de Webb, imagem infravermelha para medir os tamanhos desses discos. Comparando-os com imagens visíveis feitas com o Telescópio Espacial Hubble, a equipe aprenderá sobre a composição da poeira, o que os ajudará a compreender as primeiras fases da formação do planeta.

Levantando os Jatos e Fluxos de Saída

À medida que as estrelas jovens reúnem o material do gás e da poeira que as rodeia, a maioria também ejeta uma fração desse material de volta de suas regiões polares em jatos e saídas. Este processo é parte integrante da formação de estrelas. Porque a nebulosa de Orion é o lar de muitos, muitas estrelas jovens, existem muitos jatos e saídas na região, grandes e pequenos. A equipe usará Webb para medir as estruturas finas nessas saídas e determinar suas velocidades, bem como avaliar seu feedback cumulativo sobre as nuvens formadoras de estrelas circundantes.

Por que Webb?

Quando as estrelas são muito jovens, eles estão rodeados pelo gás e poeira de que estão sendo feitos. A poeira absorve a luz de comprimento de onda visível e esconde as estrelas atrás de uma tela opaca. Mas a luz de comprimento de onda longo pode penetrar na poeira, e, portanto, mesmo que os astrônomos sejam incapazes de ver as estrelas na luz visível, muitas vezes ainda são detectáveis ​​no infravermelho.

Também, quando os objetos são jovens e ainda estão em formação, eles não ficam particularmente quentes. Isso significa que eles não brilham intensamente em comprimentos de onda visíveis, mas, em vez disso, emitem a maior parte de sua luz no infravermelho. Estudos infravermelhos usando telescópios terrestres mostraram que há muitas anãs marrons no aglomerado do Trapézio, mas eles não foram capazes de encontrar objetos jovens abaixo da massa de cerca de três Júpiteres. Há duas razões para isso.

Primeiro, a atmosfera da Terra entre o solo e os objetos estudados brilha intensamente no infravermelho. "De certa forma, é um pouco como tentar fazer astronomia de comprimento de onda visível durante o dia, "explicou McCaughrean." Você pode ver coisas relativamente brilhantes contra esse brilho, mas você não pode ver coisas muito fracas. Webb estará acima da atmosfera brilhante da Terra e tornará isso possível. "

A segunda razão é que, ao contrário dos telescópios terrestres, O próprio Webb estará muito frio. "Os seres humanos são quentes e brilham no infravermelho; os telescópios terrestres também brilham no infravermelho, "disse McCaughrean." Então, quando você chegar a esses legais, objetos de três massas de Júpiter, quase toda a luz está saindo em comprimentos de onda bastante longos, onde o próprio telescópio está brilhando intensamente. No espaço, você pode resfriar um telescópio até um ponto em que ele não brilhe nesses comprimentos de onda. E isso significa que, de repente, você deve ser capaz de ver todos esses novos, muito fraco, objetos jovens de massa extremamente baixa, coisas que você nunca verá do chão. "

Webb, uma poderosa, telescópio espacial infravermelho, será, portanto, exclusivamente capaz de estudar essas estrelas jovens, anãs marrons, e objetos de massa planetária que flutuam livremente, bem como seus discos protoplanetários, jatos, e saídas, em regiões como a nebulosa de Orion.

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá mistérios em nosso sistema solar, olhe além, para mundos distantes ao redor de outras estrelas, e sondar as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e Agência Espacial Canadiana.