A Nebulosa do Anel Sul, ou NGC 3132, foi um dos primeiros objetos observados pelo Telescópio Espacial James Webb. Os astrónomos estão a investigar mais profundamente a nebulosa com observatórios adicionais para expandir a sua compreensão da estrutura. Crédito:NASA/ESA/CSA/STScI As nebulosas planetárias são algumas das exibições visuais mais impressionantes da natureza. O nome é confuso, pois são restos de estrelas, não de planetas. Mas isso não diminui o seu estatuto de objectos de beleza cativante e intenso estudo científico.
Como todas as nebulosas planetárias, a Nebulosa do Anel Sul é o remanescente de uma estrela como o nosso Sol. À medida que estas estrelas envelhecem, acabarão por se tornar gigantes vermelhas, expandindo-se e libertando camadas de gás para o espaço. Eventualmente, a gigante vermelha se torna uma anã branca, um remanescente estelar desprovido de fusão que emana qualquer energia térmica residual que possui, sem nunca mais gerar. A anã branca ilumina as conchas de gás expelidas anteriormente e podemos aproveitar o show.
Quando o tão esperado JWST começou a fornecer imagens, a Nebulosa do Anel Sul (NGC 3132) foi um dos seus primeiros alvos. Foi um dos cinco objetos que compuseram os primeiros resultados científicos do telescópio. As imagens do JWST revelaram algo surpreendente sobre a NGC 3132:ela tem duas estrelas. A anã branca está no centro de NGC 3132 e sua companheira está entre 40 e 60 UA de distância, aproximadamente a mesma distância que Plutão está do Sol.
Os pesquisadores queriam entender mais sobre a estrutura da Nebulosa do Anel Sul. O JWST funciona no infravermelho e pode gerar imagens de hidrogênio quente na nebulosa. Mas para obter uma imagem mais completa da nebulosa, uma equipe de pesquisadores do Rochester Institute of Technology (RIT) recorreu ao Submillimeter Array (SMA). O SMA pode detectar o CO (monóxido de carbono) mais frio na nebulosa, além do alcance do JWST. Ele sentiu a presença de CO e mediu sua velocidade e as velocidades de outras moléculas.
A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal intitulado "O Exoesqueleto Molecular da Nebulosa Planetária em Forma de Anel NGC 3132." O professor Joel Kastner da Escola de Física e Astronomia RIT é o autor principal.
As novas observações mostraram que a maior parte do gás hidrogénio da nebulosa está num grande anel em expansão e que um segundo anel em expansão se encontra quase perpendicular ao primeiro.
“O JWST nos mostrou as moléculas de hidrogênio e como elas se acumulam no céu, enquanto o Submillimeter Array nos mostra o monóxido de carbono que é mais frio do que você não pode ver na imagem do JWST”, explicou Kastner.
Esta figura do estudo mostra as velocidades de três moléculas em NGC 3132 medidas pelo SMA. Da esquerda para a direita:12CO, 13CO e CN (cianeto). As imagens mostram claramente o anel primário da nebulosa. Crédito:Kastner et al. 2024
"A dimensão de velocidade extra das observações do comprimento de onda de rádio da matriz nos permite efetivamente ver a nebulosa em 3D. Quando começamos a girar toda a nebulosa em 3D, vimos imediatamente que era realmente um anel, e então ficamos surpresos ao ver houve outro toque", disse Kastner.
"Surpreendentemente, os dados revelam ainda que a nebulosa também parece abrigar um segundo anel molecular rico em poeira (Anel 2) - detectado na absorção (de poeira), em linhas de emissão de baixa excitação, em H2 e (agora) em
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CO(2–1) — que parece estar quase perpendicular ao Anel 1", explicam os autores em sua pesquisa publicada.
Esta figura do estudo mostra as observações SMA do NGC 3132 na coluna da esquerda e a imagem infravermelha do JWST na coluna da direita. As imagens inferiores mostram as diferentes velocidades das moléculas na nebulosa. A velocidade azul clara mostra a presença do anel principal, mas os aglomerados vermelhos e rosa de alta velocidade mostram a presença de um segundo anel. Crédito:Kastner et al. 2024
Os anéis estão deslocados um do outro, o que explica porque a visualização 3D tornou o segundo mais visível. A equipe combinou suas observações com um modelo geométrico que mostrava inclinações de 45° para o Anel 1 e 78° para o Anel 2.
Por que a Nebulosa do Anel Sul tem dois anéis deslocados?
Os autores dizem que temos uma visão polarizada de uma nebulosa bipolar moldada pela presença de uma segunda estrela. Existem muitas nebulosas bipolares, incluindo algumas bem conhecidas como a Nebulosa da Borboleta.
No entanto, a presença de uma segunda estrela complicou a forma da NGC 3132. "Sugerimos que esta aparente estrutura de dois anéis pode ser o remanescente de um envelope molecular elipsoidal de material ejetado de AGB que foi principalmente disperso por uma série de fluxos ou jatos colimados de disparo rápido, mas desalinhados", explicam os autores em sua pesquisa. "Tal cenário seria consistente com a hipótese de que o progenitor AGB da NGC 3132, com perda de massa, era membro de um sistema estelar triplo em interação."
Seria consistente, mas os autores dizem que não há forma de concluir que uma terceira estrela esteja envolvida na investigação actual. “Simulações detalhadas dos efeitos dinâmicos de tais sistemas de jatos de queda de múltiplas estrelas nos envelopes moleculares AGB são necessárias para testar este cenário especulativo para a formação do exoesqueleto molecular de NGC 3132”, explicam os autores.
A presença de todo aquele gás molecular na nebulosa surpreendeu os cientistas. A intensa radiação UV da anã branca deverá quebrar o monóxido de carbono e o hidrogénio molecular. Mas isso não aconteceu.
“De onde vem o carbono, o oxigênio e o nitrogênio do universo?” disse Kastner. "Estamos a vê-lo gerado em estrelas semelhantes ao Sol que estão a morrer, como a estrela que acabou de morrer e criou o Anel Sul. Muito desse gás molecular pode acabar nas atmosferas planetárias e as atmosferas podem permitir a vida."
