CIÊNCIA

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Onde nascem as estrelas

Mapeamento inédito detecta 150 berçários no Hemisfério Sul

ED. 79 | SETEMBRO 2002

 

Atrás das nuvens: berçário de estrelas da constelação Norma, a 10,4 mil anos-luz da Terra

Astrônomos paulistas encontraram muito mais do que esperavam nos chamados berçários de estrelas, regiões de nossa galáxia, a Via Láctea, que abrigam estrelas numa fase inicial da vida – pouco estudadas e de difícil observação por estarem envolvidas em densas nuvens escuras de gás e poeira -, num mapeamento inédito do céu do Hemisfério Sul. Em menos de um ano, os pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP) detectaram 157 prováveis nascedouros de estrelas em áreas do céu com dimensões correspondentes a um décimo da superfície do Sol visto da Terra. Das 46 nuvens analisadas nos últimos dois meses, 32 (70%) abrigam estrelas raras, com massas muito elevadas e poucos milhões de anos de idade – verdadeiros bebês frente aos 14,5 bilhões de anos das mais antigas do Universo.

As estrelas não haviam sido vistas antes por causa da densidade e do tamanho das chamadas nuvens moleculares, algumas com 4 anos-luz de extensão (um ano-luz corresponde a 9,5 trilhões de quilômetros), cerca de 270 mil vezes a distância da Terra ao Sol. Por não permitirem a passagem da luz, são uma barreira intransponível para os mais potentes telescópios ópticos. O grupo do IAG conseguiu vencer as nuvens com uma câmara detectora de infravermelho, capaz de captar a energia emitida pelas estrelas jovens na forma de calor – a radiação infravermelha, não absorvida pela poeira das nuvens.

Essa câmara é a única do país. Comprada por US$ 300 mil, consiste em uma caixa metálica de 40 por 30 centímetros que abriga um detetor mantido em nitrogênio líquido, a 203ºC negativos, para evitar qualquer interferência do calor do ambiente. Funcionou acoplada a um telescópio óptico do IAG, instalado no Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA), em Brasópolis, Minas Gerais, e apurou as informações de outras duas fontes, o Satélite Astronômico de Infravermelho (Iras) e o Telescópio Submilimétrico Sueco do Observatório Europeu do Sul (Sest), em La Silla, no Chile. Foi ela que permitiu ao grupo do IAG ousar. “Queríamos estudar as estrelas que nem sabíamos se realmente existiam”, comenta Zulema Abraham, coordenadora do trabalho.

As dezenas de estrelas dessas primeiras áreas recém-descobertas têm uma massa 15 a 50 vezes maior que a do Sol, de 2 octilhões (o número 2 seguido de 27 zeros) de toneladas. São de quatro a oito vezes mais quentes que o Sol, com a temperatura na superfície variando de 25 mil a 50 mil graus Celsius, e situam-se a distâncias que variam de 600 anos-luz a 18 mil anos-luz da Terra (o Sol fica a apenas 8 minutos-luz). E apresentam uma característica peculiar: morrem cedo.

Em poucos milhões de anos, consomem o combustível que as mantêm ativas – o hidrogênio, convertido constantemente em hélio – e desaparecem numa espécie de implosão, originando um buraco negro, região do espaço de densidade tão elevada que absorve tudo ao redor, inclusive a luz. “Se não as observarmos dentro das nuvens, elas podem desaparecerer sem ser conhecidas”, comenta Alexandre Roman Lopes, do grupo do IAG. A análise dessas regiões ajudará a estimar se as estrelas se formam igualmente em todas as regiões da Via Láctea ou se existem áreas que favorecem a condensação dos gases que as originam. Até o momento, os dados comprovam uma das hipóteses da teoria da evolução estelar: regiões muito densas no interior de nuvens de gases e poeira contêm estrelas em formação.

Onde olhar
O grupo do IAG conseguiu resultados relativamente rápidos porque resolveram com sucesso uma questão primordial, sem a qual o detector de infravermelho de nada adiantaria: saber em qual região do espaço procurar as nuvens moleculares. Essas áreas de formação de estrelas, ricas em hidrogênio, monóxido de carbono, amônia e hélio, concentram-se na direção do centro da galáxia, mas procurar ao acaso seria um missão impossível. O caminho óbvio seria procurar pela assinatura das estrelas recém-formadas: as nuvens de gás, ionizadas pela energia emitida pelas estrelas contidas em seu interior, conhecidas como regiões HII. Mas, além de um empecilho natural – a radiação emitida por essas regiões é absorvida pela nuvem molecular -, a equipe do IAG pretendia observar regiões novas, ainda não classificadas como HII. A solução inovadora para acertar o alvo sem desperdiçar tempo foi associar pistas de diferentes fontes de observação.

Primeiro, Zulema selecionou 1.427 prováveis berçários registrados pelo Iras, que em dez meses de operação encontrou mais de 320 mil fontes emissoras de radiação infravermelha, das quais 5 mil apenas na Via Láctea. Depois, verificou que necessitava de mais um elemento que sugerisse que uma determinada região poderia conter estrelas em formação. Em busca de evidências indiretas, sua equipe avaliou um mapa de 873 fontes de ondas de rádio, cujo comprimento de onda vai do milímetro a centenas de quilômetros, produzido pelo observatório de La Silla. As emissões nessa faixa de energia são uma espécie de impressão digital de moléculas encontradas em nuvens muito densas, possíveis áreas de formação de estrelas.

Após confrontar os dois tipos de dados, os pesquisadores restringiram ainda mais os prováveis berçários, seguiram para o LNA e passaram 15 noites examinando nascedouros de estrelas na faixa do infravermelho próximo – radiação com comprimento de onda de 0,8 a 2,5 micrômetros, a milionésima parte do metro. O trabalho mal começou: apenas no Hemisfério Sul existem pelo menos 600 berçários. Não se sabe ao certo quantos existem no Hemisfério Norte, mas é provável que o Sul seja mais rico, por abrigar o centro da galáxia, onde mais se formam estrelas.

Até o final do ano, após concluir a análise de outras 111 regiões, os astrofísicos do IAG pretendem selecionar algumas áreas para investigar detalhadamente, em um telescópio do LNA com um espelho de 1,6 metro de diâmetro, mais potente que o usado nesse trabalho, de 0,6 metro. Os próximos capítulos devem contar também com o telescópio do Rádio Observatório do Itapetinga, em Atibaia, com uma antena de 13,7 metros de diâmetro, que poderá detalhar a temperatura, densidade e extensão das nuvens de gás que envolvem os berçários de estrelas.

O Projeto
A Galáxia e a Formação de Estrelas
Modalidade
Projeto temático
Coordenadora
Zulema Abraham -IAG/USP
Investimento
R$ 3.133.845,64


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