Observações de campos magnéticos em nuvens interestelares feitas de gás e poeira indicam que essas nuvens são fortemente magnetizadas, e que os campos magnéticos influenciam a formação de estrelas dentro deles. Uma observação importante é que a orientação de sua estrutura interna está intimamente relacionada à do campo magnético.

Para entender o papel dos campos magnéticos, uma equipe de pesquisa internacional liderada por Thenhara Pillai, Universidade de Boston e Instituto Max Planck de Radioastronomia (MPIfR) em Bonn, Alemanha, observaram a rede filamentar do gás denso em torno de um jovem aglomerado de estrelas no bairro solar, com o polarímetro HAWC + no observatório aerotransportado SOFIA em comprimentos de onda infravermelhos. Sua pesquisa mostra que nem todos os filamentos densos são criados iguais. Em alguns dos filamentos, o campo magnético sucumbe ao fluxo de matéria e é puxado para o alinhamento com o filamento. A força gravitacional assume as partes mais densas de alguns filamentos e o fluxo de gás fracamente magnetizado resultante pode alimentar o crescimento de jovens aglomerados estelares como uma correia transportadora.

Os resultados são publicados na edição desta semana da Astronomia da Natureza .

O meio interestelar é composto de tênue gás e poeira que preenche o vasto vazio entre as estrelas. Estendendo-se pela Galáxia, este material bastante difuso passa a ser um reservatório de massa significativa nas Galáxias. Um componente importante desse gás interestelar são as nuvens moleculares densas e frias que mantêm a maior parte de sua massa na forma de hidrogênio molecular. Uma descoberta importante na última década foi que uma extensa rede de filamentos permeia todas as nuvens moleculares. Surgiu uma imagem de que estrelas como o nosso próprio sol se formam preferencialmente em aglomerados densos na intersecção dos filamentos.

Os pesquisadores observaram a rede filamentar de gás denso em torno do cluster Serpens Sul com HAWC +, um detector sensível à polarização a bordo do observatório aerotransportado SOFIA, a fim de compreender o papel dos campos magnéticos. Localizado a cerca de 1, 400 anos-luz de distância de nós, o aglomerado Serpens South é o mais jovem aglomerado conhecido na vizinhança local no centro de uma rede de filamentos densos.

As observações mostram que os filamentos gasosos de baixa densidade são paralelos à orientação do campo magnético, e que seu alinhamento se torna perpendicular em densidades de gás mais altas. A alta resolução angular do HAWC + revela ainda mais, uma reviravolta nunca vista na história. "Em alguns filamentos densos, o campo magnético sucumbe ao fluxo da matéria e é puxado para o alinhamento com o filamento, "diz Assimhara Pillai (Boston University e MPIfR Bonn), o primeiro autor da publicação. "A força gravitacional assume as partes mais opacas de certos filamentos no aglomerado de estrelas de Serpens e o fluxo de gás fracamente magnetizado resultante pode alimentar o crescimento de aglomerados estelares jovens como uma correia transportadora, " Ela adiciona.

É entendido a partir de simulações e observações teóricas que a natureza filamentar das nuvens moleculares na verdade desempenha um papel importante na canalização de massa do meio interestelar maior para jovens aglomerados estelares cujo crescimento é alimentado pelo gás. Espera-se que o processo de formação e evolução das estrelas seja impulsionado por uma interação complexa de várias forças fundamentais - nomeadamente turbulência, gravidade, e o campo magnético. A fim de obter uma descrição precisa de como aglomerados densos de estrelas se formam, os astrônomos precisam definir o papel relativo dessas três forças. Os movimentos turbulentos do gás, bem como o conteúdo da massa dos filamentos (e, portanto, a força da gravitação) podem ser medidos com relativa facilidade. Contudo, a assinatura do campo magnético interestelar é fraca, também porque é cerca de 10, 000 vezes mais fraco do que até mesmo o campo magnético da nossa própria Terra. Isso tornou as medições da intensidade do campo magnético nos filamentos uma tarefa formidável.

"As direções do campo magnético neste novo mapa de polarização de Serpens South se alinham bem com a direção do fluxo de gás ao longo do estreito filamento sul. Juntas, essas observações apoiam a ideia de que os fluxos de acreção filamentar podem ajudar a formar um jovem aglomerado de estrelas, "acrescenta Phil Myers do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, um co-autor do artigo.

Uma pequena fração da massa de uma nuvem molecular é composta por pequenos grãos de poeira que são misturados ao gás interestelar. Esses grãos de poeira interestelar tendem a se alinhar perpendicularmente à direção do campo magnético. Como resultado, a luz emitida pelos grãos de poeira é polarizada - e essa polarização pode ser usada para mapear as direções do campo magnético em nuvens moleculares.

Recentemente, a missão espacial Planck produziu um mapa de todo o céu altamente sensível da emissão de poeira polarizada em comprimentos de onda menores que 1 mm. Isso forneceu a primeira visão em grande escala da magnetização em nuvens moleculares filamentares e seus ambientes. Estudos feitos com dados do Planck descobriram que os filamentos não são apenas altamente magnetizados, mas eles estão acoplados ao campo magnético de uma forma previsível. A orientação dos campos magnéticos é paralela aos filamentos em ambientes de baixa densidade. Os campos magnéticos mudam sua orientação para serem perpendiculares aos filamentos em altas densidades de gás, implicando que os campos magnéticos desempenham um papel importante relativo na formação dos filamentos, em comparação com a influência da turbulência e da gravidade.

Esta observação apontou para um problema. Para formar estrelas em filamentos gasosos, os filamentos têm que perder os campos magnéticos. Quando e onde isso acontece? Com a resolução angular da ordem de magnitude mais alta do instrumento HAWC + em comparação ao Planck, agora era possível resolver as regiões nos filamentos onde o filamento magnético se torna menos importante.

"Planck revelou novos aspectos dos campos magnéticos no meio interestelar, mas as resoluções angulares mais finas do receptor HAWC + da SOFIA e da polarimetria NIR com base no solo nos fornecem novas ferramentas poderosas para revelar os detalhes vitais dos processos envolvidos, "diz Dan Clemens, Professor e catedrático do Departamento de Astronomia da Boston University, outro co-autor.

"O fato de que fomos capazes de capturar uma transição crítica na formação de estrelas foi um tanto inesperado. Isso só mostra o quão pouco se sabe sobre os campos magnéticos cósmicos e quanta ciência nos espera da SOFIA com o receptor HAWC +, "conclui Thenhara Pillai.