Esta imagem da nuvem em formação de estrelas NGC 346 é uma combinação de luz de múltiplos comprimentos de onda do telescópio espacial Spitzer da NASA (infravermelho), o novo telescópio tecnológico do Observatório Europeu do Sul (visível), e o telescópio espacial XMM-Newton (raio-X) da Agência Espacial Européia. A visão infravermelha mais nítida de Webb permitirá aos astrônomos pesquisar com mais detalhes estrelas em desenvolvimento ainda encerradas em seus casulos natais de gás e poeira. Crédito:NASA, JPL-Caltech, e D. Gouliermis (Instituto Max-Planck)
O brilho deslumbrante de estrelas jovens domina as imagens do viveiro estelar gigante NGC 346, na galáxia anã vizinha chamada Pequena Nuvem de Magalhães. Mas essa beleza fotogênica é mais do que apenas um "rosto bonito".
NGC 346 é um proxy próximo para a miríade de regiões de formação de estrelas que existiam quando o universo estava em chamas com a formação de estrelas apenas alguns bilhões de anos após o big bang. Os astrônomos não têm telescópios poderosos o suficiente para estudar os detalhes da formação de estrelas nessas galáxias distantes do "baby boom". O Telescópio Espacial Hubble fez imagens da NGC 346 para identificar as estrelas opticamente brilhantes. Contudo, para entender o processo de formação de estrelas, os astrônomos precisam examinar os poeirentos berçários estelares. Os observadores usarão a visão infravermelha nítida do Telescópio Espacial James Webb da NASA para estudar o NGC 346, o que poderia ajudá-los a desenvolver uma imagem mais clara de como as galáxias de antigamente produziam estrelas a uma taxa tremenda.
Webb permitirá que os astrônomos realizem um trabalho sem precedentes, análise detalhada de uma região de formação de estrelas deficiente em elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio. No início do universo, apenas hidrogênio e hélio (preparados no big bang) eram matérias-primas disponíveis para a formação de estrelas. As gerações subsequentes de estrelas criaram elementos mais pesados em seus núcleos por meio da fusão nuclear e de explosões de supernovas. Esses elementos, como carbono, azoto, e oxigênio, são reciclados por meio de gerações subsequentes de estrelas, planetas, e no caso da Terra, todas as formas de vida.
Outro elo entre NGC 346 e o apogeu da formação de estrelas é a grande quantidade de jovens, estrelas massivas que residem nessas áreas férteis. Esses gigantes estelares causam estragos em seu ambiente, liberando radiação ultravioleta e poderosos ventos estelares (fluxos de partículas carregadas). A energia dessas estrelas monstruosas "agressivas" pode destruir nuvens estelares de gás e poeira e interromper os discos que circundam as estrelas onde os planetas podem se formar.
"A Pequena Nuvem de Magalhães pode ser um laboratório astrofísico local para estudar processos que aconteceram na época de pico de formação estelar, porque essas primeiras galáxias continham muitas estrelas massivas e eram deficientes em elementos mais pesados, "disse a pesquisadora principal Margaret Meixner, do Space Telescope Science Institute e da Johns Hopkins University, ambos em Baltimore, Maryland. "As questões são qual é o processo de formação de estrelas em galáxias sem elementos mais pesados e como a formação de estrelas é diferente da formação de estrelas na Via Láctea, qual contém elementos mais pesados? Você precisa obter um censo de todas as estrelas em formação para responder a essas perguntas. "
Um censo de estrelas de menor massa
A Via Láctea contém cerca de 25% mais elementos mais pesados do que a Pequena Nuvem de Magalhães. Numerosos estudos foram conduzidos sobre como as estrelas se formam na Via Láctea, rica em elementos mais pesados. Mas as estrelas da Via Láctea estão próximas, enquanto as estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães estão muito distantes para estudar todas elas em detalhes. "Nós realmente esperamos estudar a região NGC 346 nas escalas em que fomos capazes de estudar a formação de estrelas em nossa galáxia, a Via Láctea, "acrescentou o membro da equipe Isha Nayak da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland. "É difícil resolver as coisas, mesmo em galáxias próximas, como a Pequena Nuvem de Magalhães, da mesma maneira que podemos fazer em nossa própria vizinhança. Uma pergunta que queremos respondida é:todas essas estrelas se desenvolvem da mesma maneira? "
Estrelas infantis ainda incrustadas em gás e poeira na nebulosa NGC 346 brilham intensamente nesta imagem do Telescópio Espacial Hubble. A visão infravermelha de Webb revelará milhares de outras estrelas em desenvolvimento nesta região de formação estelar. Crédito:NASA, ESA, e A. Nota (STScI / ESA)
As observações Webb continuarão o trabalho iniciado pelos astrônomos usando telescópios como o Observatório Espacial Herschel e o Telescópio Espacial Spitzer da NASA. As observações de Spitzer e Herschel forneceram um censo das estrelas massivas que se formam em NGC 346, que são oito vezes a massa do nosso Sol ou maior. Mas os instrumentos Near-Infrared Camera (NIRCam) e Mid-Infrared Imager (MIRI) de Webb têm a nitidez para capturar as estrelas menores, de oito massas solares para menos de uma massa solar. Os astrônomos terão então a distribuição de massa completa das estrelas em NGC 346. O censo de Webb pode revelar até 10, 000 jovens, estrelas incipientes envoltas em poeira, muitos deles com menos de um milhão de anos.
Probing Dusty, Discos formadores de planetas
Algumas das estrelas incipientes em NGC 346 têm discos protoplanetários circundando-as, onde os planetas podem se formar. Os pesquisadores usarão o NIRCam e o gerador de imagens MIRI para detectar a emissão de poeira do infravermelho próximo nesses discos. "Seremos capazes de determinar se esses discos são semelhantes aos tipos de discos que vemos em nossa vizinhança solar local que estão formando sistemas planetários, "Meixner disse." E, esperamos responder se os sistemas planetários podem se formar em áreas deficientes em elementos mais pesados ou em condições extremas de formação de estrelas. "
Pode ser mais difícil fazer planetas em ambientes sem elementos mais pesados. "Quando você tem um ambiente com deficiência de elementos mais pesados, a radiação ultravioleta de estrelas de alta massa pode penetrar muito mais profundamente em uma nuvem de gás molecular onde as estrelas estão se formando, então é difícil para estrelas de baixa massa, quanto mais planetas, para se formar em tal ambiente, "Nayak disse.
A poeira pode ser um incômodo para muitas pessoas, mas é importante para a formação de estrelas. Ajuda a proteger o denso, frio, nuvem gasosa na qual as estrelas se formam a partir da radiação escaldante e dos fortes ventos estelares que podem separar a nuvem. "A poeira desempenha um papel importante ao fornecer um refúgio seguro para um viveiro estelar, "Meixner explicou.
Os espectrógrafos de Webb identificarão os mais densos, regiões mais empoeiradas onde a formação de estrelas está acontecendo e vai sondar a evolução dos discos protoplanetários. "A questão é o que você precisa para formar estrelas?" Meixner disse. "Talvez possamos encontrar uma relação entre a formação de estrelas e seu ambiente."
As observações aqui descritas farão parte do programa de Observação de Tempo Garantido (GTO) da Webb. O programa GTO oferece tempo dedicado aos cientistas que trabalharam com a NASA para criar as capacidades científicas e instrumentais de Webb ao longo de seu desenvolvimento.
O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório de ciências espaciais do mundo quando for lançado em 2021. Webb resolverá os mistérios do 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 projeto internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a Agência Espacial Européia (ESA) e a Agência Espacial Canadense.
