Imagem ALMA do velho sistema W43A. A alta velocidade dos jatos bipolares ejetados da estrela antiga central podem ser vistos a azul, os fluxos de baixa velocidade têm cor verde e as nuvens poeirentas incorporadas pelos jatos estão a laranja. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tafoya et al.
Usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), uma equipe internacional de astrónomos capturou o momento exato em que uma estrela antiga começa a alterar o seu ambiente. A estrela ejetou jatos velozes e bipolares de gás que estão agora a colidir com o material circundante; a idade estimada do jato observado corresponde a menos de 60 anos. Estas são características-chave para entender como são produzidas as formas complexas das nebulosas planetárias.
As estrelas parecidas com o Sol evoluem para gigantes vermelhas e inchadas na fase final das suas vidas. Aí, a estrela expele gás para formar um remanescente chamado nebulosa planetária. Existe uma grande variedade nas formas das nebulosas planetárias; algumas são esféricas, mas outras são bipolares ou apresentam estruturas complicadas. Os astrónomos estão interessados nas origens desta variedade, mas a poeira e o gás espesso expelidos por uma estrela velha obscura o sistema e dificultam a investigação do funcionamento interno do processo.
Para resolver este problema, uma equipa de astrónomos liderada por Daniel Tafoya da Universidade de Tecnologia de Chalmers, Suécia, apontou o ALMA para W43A, um antigo sistema estelar na direção da constelação de Águia.
Impressão de artista de W43A com base nos resultados das observações com o ALMA. O gás difuso e esférico foi emitido pela estrela no passado. W43A começou a expelir, há muito pouco tempo, jatos bipolares que foram incorporados no material circundante. As manchas brilhantes nas emissões de rádio, de moléculas de água, estão distribuídas em torno da interface dos jatos e do gás difuso.Crédito: NAOJ
Graças à alta resolução do ALMA, a equipe obteve uma visão muito detalhada do espaço em torno de W43A. "As estruturas mais notáveis são os seus pequenos jatos bipolares," diz Tafoya, autor principal do estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. A equipa descobriu que a velocidade dos jatos é tão alta quanto 175 km/s, o que é muito maior do que as estimativas anteriores. Com base nesta velocidade e no tamanho dos jatos, a equipa calculou a idade dos jatos como sendo inferior ao tempo de vida do ser humano.
"Considerando a juventude dos jatos em comparação com a vida útil de uma estrela, é seguro dizer que estamos a testemunhar o 'momento exato' em que os jatos começaram a empurrar o gás circundante," explica Tafoya. "Quando os jatos esculpem o material circundante em aproximadamente 60 anos, uma única pessoa pode observar o progresso durante a sua vida."
De facto, a imagem ALMA mapeia claramente a distribuição de nuvens empoeiradas incorporadas pelos jatos, o que é uma evidência reveladora de que está a impactar o ambiente.
A equipe assume que esta incorporação é a chave para produzir uma nebulosa planetária de forma bipolar. No seu cenário, a estrela idosa originalmente ejeta gás esfericamente e o núcleo da estrela perde o seu invólucro. Se a estrela tiver uma companheira, o seu gás é "derramado" para o núcleo da estrela moribunda e uma porção deste novo gás forma os jatos. Portanto, ter ou não uma companheira é um fator importante para determinar a estrutura da nebulosa planetária resultante.
"W43A é um dos objetos peculiares de nome 'fonte de água'," diz Hiroshi Imai da Universidade de Kagoshima, Japão, membro da equipa. "Algumas estrelas antigas mostram emissões de rádio características das moléculas de água. Nós supomos que manchas destas emissões de água indicam a região da interface entre os jatos e o material circundante. Nós chamamos-lhe 'fontes de água' e pode ser um sinal de que a fonte central é um sistema binário que lança um novo jato."
"Existem apenas 15 objetos 'fonte de água' identificados até ao momento, apesar do facto de existirem mais de 100 mil milhões de estrelas na nossa Via Láctea," explica José Francisco Goméz do Instituto de Astrofísica da Andaluzia, Espanha. "Isto porque provavelmente a vida útil dos jatos é bastante curta, de modo que temos muita sorte em observar objetos tão raros."
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