A sonda espacial Pioneer 10 foi lançada em 3 de março, 1972. Depois de uma viagem pelo nosso sistema solar, entrou no espaço profundo, em uma trajetória que o levará a Aldebaran, uma estrela localizada na constelação de Touro. O que a Pioneer 10 encontrará ao fazer sua jornada de dois milhões de anos pelo espaço interestelar? Nada? Evitar? Escuridão completa?
Na realidade, o grande vazio que existe entre o Sol e Aldebaran não é nada vazio. Está cheio de poeira e gases, o que os astrônomos chamam de matéria interestelar. As vezes, esta matéria interestelar é coletada de tal forma que é visível para os observadores ligados à Terra, seja como uma nuvem brilhante ou como uma silhueta escura contra um fundo mais claro. Essas nuvens são nebulosas. Uma única nuvem é uma nebulosa, que em latim significa "névoa" ou "nuvem".
Até o século 20, astrônomos usaram o termo nebulosa para descrever qualquer brilho, objeto semelhante a uma nuvem observado da Terra. Os telescópios da época revelavam muito poucos detalhes sobre esses objetos, mas os astrônomos puderam ver o suficiente para saber que essas nebulosas tinham formas diferentes. Alguns foram chamados nebulosas espirais ; outros foram chamados nebulosas elípticas . Então, na década de 1920, O astrônomo americano Edwin Powell Hubble, usando o telescópio mais poderoso de sua época, descobriu que muitos dos objetos considerados vagos, nuvens indistintas eram na verdade galáxias. Especificamente, ele observou que a nebulosa espiral de Andrômeda era na verdade uma galáxia espiral.
Hoje, os astrônomos sabem que galáxias e nebulosas são objetos únicos com características diferentes. No entanto, essa distinção por si só não é suficiente para explicar completamente o que são as nebulosas e como funcionam. Este artigo vai além da definição fundamental para fornecer uma visão geral mais completa das nebulosas - o que são, do que eles são feitos, onde estão localizados e o que fazem. Nosso primeiro passo é entender o lugar da nebulosa no grande projeto do universo.
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Para entender o lugar das nebulosas no universo, é útil pensar como um astrônomo. Os astrônomos entendem o universo organizando-o em uma série de níveis "aninhados". Nebulosas, que são objetos enormes por si só, ocupar um nível no meio dessa hierarquia. Esta é a sequência:os superaglomerados formam o nível superior, seguido por clusters, galáxias, nebulosas, sistemas estelares, estrelas, planetas e luas. Vamos dar uma olhada em cada um, usando a ilustração abaixo como guia.
Finalmente, em um nível da hierarquia cósmica que é difícil de mostrar em nossa escala, temos planetas e luas - meros pontos em comparação com as nebulosas. Asteróides, cometas e meteoróides são ainda menores, variando em tamanho de pequenas luas a grandes rochas.
Agora que temos uma escala para trabalhar, vamos examinar os diferentes tipos de nebulosas em maiores detalhes.
Os astrônomos geralmente classificam as nebulosas em duas grandes categorias - brilhante e Sombrio . Nebulosas brilhantes estão perto o suficiente de estrelas próximas para brilharem, embora o método pelo qual eles produzem esse brilho dependa de dois fatores. O primeiro é a proximidade de uma nebulosa com a estrela, e a segunda é a temperatura da estrela. Quando uma nebulosa está muito perto de uma estrela quente, pode absorver grandes quantidades de radiação ultravioleta. Isso aquece o gás a cerca de 10, 000 Kelvin (9, 726 graus Celsius ou 17, 540 graus Fahrenheit). Em tais temperaturas extremas, o gás hidrogênio fica excitado e brilha com uma luz fluorescente. Os astrônomos se referem a este tipo de nebulosa como um nebulosa de emissão . A Grande Nebulosa de Orion (M42) é uma nebulosa de emissão clássica.
As vezes, uma nebulosa está mais longe de uma estrela ou a estrela não é tão quente. Nesse caso, a poeira da nuvem nebular reflete a luz, muito parecido com prata manchada refletindo a luz de velas. A maioria das nebulosas de reflexão assume uma cor azulada porque as partículas dispersam preferencialmente a luz azul. Uns poucos, Contudo, refletem fortemente a luz da estrela que os ilumina. O aglomerado de estrelas das Plêiades em Touro contém várias nebulosas reflexivas.
As nebulosas escuras não estão perto o suficiente de estrelas para serem iluminadas. Eles são visíveis apenas quando algo
mais brilhante - um aglomerado de estrelas, por exemplo - fornece um pano de fundo. As vezes, nebulosas escuras aparecem como pistas, becos ou glóbulos dentro de nebulosas brilhantes. A Nebulosa Trífida é uma nebulosa de emissão vermelha brilhante que parece estar dividida em três regiões por becos de poeira escura. A Nebulosa Cabeça de Cavalo em Orion também é uma nebulosa escura, assim como a grande faixa escura que divide a Via Láctea em duas ao longo de seu comprimento.
Além de ser classificado como claro ou escuro, as nebulosas também recebem nomes. Charles Messier, um astrônomo francês, começou a catalogar objetos não-estrelas no século XVIII. Em vez de usar nomes, ele usou números. O primeiro objeto que ele listou foi a Nebulosa do Caranguejo em Touro, que ele designou Messier-1, ou M-1. Ele designou a Nebulosa do Anel M-57. Galáxias também fizeram sua lista. A Galáxia de Andrômeda, o 31º objeto que ele registrou, tornou-se M-31. No século 19, astrônomos amadores deram nomes comuns a quase todos os objetos Messier, com base em sua aparência. É assim que nomes como a nebulosa do haltere, a Nebulosa Cabeça de Cavalo e a Nebulosa da Coruja entraram no léxico astronômico. Algumas nebulosas, como a nebulosa de Orion, recebeu o nome da constelação da qual parecem fazer parte.
Poucos nomes, Contudo, dica o papel vital que as nebulosas desempenham no cosmos. Na próxima página, aprenderemos que as nebulosas fazem mais do que brilhar lindamente no céu noturno.
O esquema de classificação descrito acima, embora útil, parece implicar que uma nebulosa é constante e imutável, existindo em um estado para sempre. Este não é o caso. As várias nebulosas claras e escuras representam, na verdade, diferentes estágios na evolução estelar. Vamos examinar esse processo evolutivo para entender como as nebulosas agem como berço da formação de estrelas.
Nebulosas escuras:sementes são plantadas
Já sabemos que as nebulosas são nuvens de baixa densidade. Nós também sabemos, intuitivamente, que as estrelas são objetos muito densos. Se uma nebulosa deve funcionar como um local de nascimento para as estrelas, então, seus materiais básicos - partículas de poeira e hidrogênio e gás hélio - devem ser reunidos e comprimidos em uma "bola" relativamente pequena de matéria. Acontece que este processo de condensação ocorre em várias regiões ao longo de nebulosas escuras ( nebulosas de reflexão , também, que nada mais são do que nebulosas escuras que refletem a luz das estrelas próximas).
A gravidade é a força que impulsiona a condensação. Como uma bola de poeira e gás se contrai sob sua própria gravidade, ele começa a encolher e seu núcleo começa a entrar em colapso cada vez mais rápido. Isso faz com que o núcleo aqueça e gire. Nesta fase, o material condensado é chamado de proto-estrela . Uma nebulosa pode ter muitas protoestrelas, cada um dos quais está destinado a ser um sistema estelar individual.
Algumas proto-estrelas têm menos massa que nosso sol. Eles são tão pequenos que não podem iniciar as reações termonucleares tão típicas das estrelas. Mesmo assim, esses objetos podem brilhar fracamente porque a força da gravidade faz com que continuem encolhendo, que libera energia no processo. Os astrônomos rotulam esses objetos anões marrons como uma forma de descrever seu pequeno tamanho e saída de energia relativamente insignificante.
Outras protoestrelas são maiores, muitas vezes mais maciço do que o nosso próprio sol. Essas grandes proto-estrelas continuam a se contrair, mas em vez de produzir calor apenas pela contração, eles começam a converter hidrogênio em hélio em um processo conhecido como fusão termonuclear . Neste ponto, a fase da protoestrela termina e uma verdadeira estrela começa a se formar. Ao redor é uma nuvem rodopiante de poeira e gás residual - o próprio material que pode construir, ao longo de bilhões de anos, um sistema de planetas e luas.
Nebulosas de emissão:nasce uma estrela
Quando uma protoestrela se torna um objeto auto-radiante, alimentado por suas próprias reações termonucleares, torna-se uma verdadeira estrela. Se for grande o suficiente, uma estrela pode ionizar o material nebular, produzindo uma área de fluorescência ao seu redor. A nebulosa escura, agora brilhando, torna-se uma nebulosa de emissão.
Uma única nebulosa de emissão pode ser preenchida com várias estrelas recém-nascidas. Um bom exemplo é a nebulosa do cone, em Monoceros o Unicórnio, uma área de formação estelar ativa. A Nebulosa do Cone é parte de uma enorme nuvem de gás hidrogênio que envolve muitas estrelas novas, que variam drasticamente em brilho porque muitos ainda estão envoltos em nuvens e poeira. A estrela mais brilhante associada à Nebulosa Cone é a S Monocerotos.
As nebulosas também podem marcar o local da morte de uma estrela. Na próxima página, veremos como isso pode acontecer.
Existem dois tipos de nebulosas brilhantes associadas, não com nascimento de estrelas, mas com morte de estrela. O primeiro deles é nebulosas planetárias , assim chamados porque são objetos redondos que se assemelham a planetas. Uma nebulosa planetária é a atmosfera externa separada de uma estrela gigante vermelha, que é um dos estágios finais do ciclo de vida de uma estrela de tamanho médio. É assim que as nebulosas planetárias surgiram:
Um bom exemplo de nebulosa planetária é a Nebulosa Eskimo, que está localizado a cerca de 5, 000 anos-luz da Terra na constelação de Gêmeos. Descoberto por William Herschel em 1787, a nebulosa recebe esse nome porque, quando visto através de telescópios terrestres, assemelha-se a um rosto rodeado por uma parca de pele. A parka é na verdade um anel de material fluindo de um centro, estrela morrendo.
Se uma estrela é massiva o suficiente, não morre como uma gigante vermelha, mas como uma supernova. UMA Super Nova ocorre quando uma estrela explode e joga a maior parte de seu material no espaço. Quando uma supernova envolve um binário, ou sistema de duas estrelas, é conhecido como um Supernova tipo 1 . Quando uma supernova envolve uma estrela solitária, é conhecido como um Supernova tipo 2 .
Em supernovas Tipo 1, uma estrela no sistema binário é uma anã branca, uma estrela moribunda que consumiu quase todo o seu hidrogênio. A anã branca retira material das camadas externas de sua estrela companheira. Este material queima nas regiões externas do anão, fazendo com que seu núcleo aqueça a temperaturas extremas. Enquanto a anã branca é consumida em uma reação descontrolada, explode, expelindo seus restos em uma vasta nuvem - uma nebulosa. Na média, uma supernova Tipo 1 ocorre em uma galáxia uma vez a cada 140 anos [fonte:Ronan].
Supernovas tipo 2 ocorrem com mais frequência, talvez uma vez a cada 91 anos em uma galáxia [fonte:Ronan]. Em uma supernova Tipo 2, uma única estrela sofre um colapso repentino. O núcleo de tal estrela torna-se extremamente denso - uma bola de nêutrons compactada. À medida que o resto do material da estrela cai sob seu próprio peso, atinge o núcleo com tanta força que "salta" para fora novamente em uma explosão magnífica. Esta explosão forma uma nebulosa visível que pode ser facilmente observada da Terra.
A supernova Tipo 2 mais bem estudada é a Nebulosa do Caranguejo, descoberto em 1054 d.C. por astrônomos chineses e árabes, que acreditavam que estavam olhando para uma nova estrela. A "estrela" ficou mais brilhante durante várias semanas e, em julho, pode ser observado por 23 dias, mesmo durante o dia. Permaneceu visível a olho nu por cerca de dois anos. A supernova SN1987A, na Grande Nuvem de Magalhães, é outra supernova Tipo 2 que explodiu em 1987. Sua nebulosa se expandiu até o diâmetro da órbita da Terra ao redor do Sol - 300 milhões de quilômetros - em apenas 10 horas [fonte:Ronan].
Você pode pensar que essas descobertas são raras, mas, como veremos na próxima seção, os astrônomos continuam a encontrar novas nebulosas e coisas novas sobre as nebulosas que têm sido estudadas há anos.
Os cientistas continuam a expandir sua compreensão até mesmo das nebulosas há muito estudadas. A maioria desses avanços se deve a melhorias em telescópios e outras tecnologias de observação. O telescópio Hubble revelou um grande detalhe sobre as nebulosas. Em 2005, o telescópio espacial capturou a visão mais detalhada da Nebulosa do Caranguejo em uma das maiores imagens já reunidas pelo observatório. E em 2006, o Telescópio Spitzer (lançado em 2003 como o Telescópio Infravermelho Espacial) coletou dados nunca antes vistos sobre a Nebulosa de Órion.
O olho infravermelho de Spitzer encontrou cerca de 2, 300 discos de material formador de planetas que eram muito pequenos ou distantes para serem vistos pela maioria dos telescópios tradicionais de varredura de Orion na faixa visível do espectro eletromagnético. O Spitzer também revelou cerca de 200 estrelas "bebês" que ainda não desenvolveram nenhum disco planetário [fonte:NASA Jet Propulsion Laboratory].
Estas são as maravilhas que as sondas espaciais como a Pioneer 10 podem encontrar enquanto viajam pela galáxia. Exploradores do espaço, Contudo, pode nunca ter um vislumbre das nebulosas em primeira mão. Orion, a fábrica estelar mais próxima do nosso planeta natal, senta cerca de 1, 450 anos-luz da Terra.
Para mais informações sobre nebulosas, astronomia e tópicos relacionados, dê uma olhada nos links na próxima página.
Originalmente publicado:18 de junho de 2008
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