Nota de Imprensa

Uma borboleta celeste emerge do seu casulo de poeira

Instrumento SPHERE revela um dos estádios mais precoces da formação de nebulosas planetárias

10 de Junho de 2015

Algumas das imagens mais nítidas obtidas com o Very Large Telescope do ESO revelaram pela primeira vez o que parece ser uma estrela velha a dar origem a uma nebulosa planetária em forma da borboleta. Estas observações da estrela gigante vermelha L2 Puppis, obtidas no modo ZIMPOL do recentemente instalado instrumento SPHERE, mostram também de forma clara uma companheira próxima. As fases finais das estrelas continuam a suscitar muitas questões aos astrónomos, incluindo a origem de uma nebulosa bipolar como esta, com a sua estranha e complexa forma de ampulheta.

A cerca de 200 anos-luz de distância, a L2 Puppis é uma das gigantes vermelhas mais próximas da Terra que se sabe ter atingido já as fases finais da sua vida. As novas observações obtidas com o modo ZIMPOL do SPHERE foram feitas no visível usando métodos de óptica adaptativa extremos, com os quais se corrigem as imagens com um grau muito mais elevado do que com a óptica adaptativa normal, permitindo assim que objetos ténues próximos de fontes de luz intensa possam ser observados com imenso detalhe. Tratam-se dos primeiros resultados publicados com este modo e os mais detalhados obtidos para uma estrela deste tipo.

O ZIMPOL consegue produzir imagens três vezes mais nítidas do que as obtidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, sendo que as novas observações mostram a poeira que rodeia a L2 Puppis de forma extremamente detalhada [1]. Estes dados confirmam resultados anteriores, obtidos com o instrumento NACO, da poeira a formar um disco, o qual a partir da Terra nos aparece praticamente de perfil, mas dão-nos uma visão muito mais detalhada. A informação de polarização obtida com o ZIMPOL permitiu à equipa construir um modelo tridimensional das estruturas de poeira [2].

Os astrónomos descobriram que o disco de poeira começa a cerca de 900 milhões de quilómetros da estrela — um pouco mais do que a distância do Sol a Júpiter — e que  depois se espalha para o exterior, criando uma forma simétrica semelhante a um funil que rodeia a estrela. A equipa observou também uma segunda fonte luminosa a cerca de 300 milhões de quilómetros — o dobro da distância da Terra ao Sol — da L2 Puppis. Esta companheira estelar próxima é muito provavelmente outra estrela gigante vermelha de massa ligeiramente menor e menos evoluída.

A combinação de enormes quantidades de poeira a rodear uma estrela que está a morrer lentamente, juntamente com a presença de uma estrela companheira, é exactamente o tipo de sistema do qual se espera que surja uma nebulosa planetária bipolar. Estes três elementos parecem ser necessários, no entanto é também preciso uma boa dose de sorte para chegarmos ao subsequente emergir de uma borboleta celeste deste casulo poeirento.

O autor principal do artigo científico que descreve estes resultados, Pierre Kervella, explica: “A origem das nebulosas planetárias bipolares é um dos grandes problemas clássicos da astrofísica moderna, especialmente a questão de saber exatamente como é que as estrelas libertam para o espaço a sua quantidade valiosa de metais — um processo importante, uma vez que este material será usado para produzir futuras gerações de sistemas planetários.”

Para além do disco da L2 Puppis, a equipa encontrou também dois cones de material perpendiculares ao disco. Mais importante ainda, no interior destes cones, foram descobertas duas plumas de material, compridas e ligeiramente curvas. A partir dos pontos de origem destas plumas, a equipa pôde deduzir que uma é possivelmente o resultado da interação entre o material da L2 Puppis e o vento e pressão de radiação da sua estrela companheira, enquanto a outra parece ter tido origem na colisão entre os ventos estelares das duas estrelas ou ser o resultado de um disco de acreção que se encontrará em torno da estrela companheira.

Embora muito ainda esteja por compreender, existem duas teorias principais sobre nebulosas planetárias bipolares, ambas apoiadas na existência de um sistema binário de estrelas [3]. As novas observações sugerem que ambos estes processos estão a atuar em torno da L2 Puppis, parecendo muito provável que este par de estrelas dê origem a uma borboleta.

Pierre Kervella conclui: “Com a estrela companheira a completar uma órbita em torno da L2 Puppis em apenas alguns anos, esperamos ver como é que esta companheira irá dar forma ao disco da gigante vermelha. Podemos seguir a evolução da poeira em torno da estrela em tempo real — uma possibilidade extremamente interessante e rara.”

Notas

[1] O instrumento SPHERE/ZIMPOL usa óptica adaptativa extrema para criar imagens com difração limitada, que estão muito mais próximo de atingir o limite teórico do telescópio se não houvesse atmosfera, do que os anteriores instrumentos de óptica adaptativa. A óptica adaptativa extrema permite igualmente ver objetos muito mais ténues muito próximos de uma estrela brilhante. Estas imagens são também obtidas no visível — a comprimentos de onda menores do que no infravermelho próximo, para os quais foram obtidas a maior parte das imagens anteriores com óptica adaptativa. Estes dois factores combinados dão origem a imagens significativamente mais nítidas do que as anteriores imagens do VLT. Foram também obtidas imagens com o VLTI ainda com maior resolução espectral, no entanto o interferómetro não cria imagens de forma direta.

[2] A poeira no disco foi muito eficiente em dispersar a radiação emitida pelas estrelas em direção à Terra e polarizá-la, uma característica que a equipa pôde utilizar para criar mapas tridimensionais do envelope usando tanto dados ZIMPOL como dados NACO e um modelo de disco baseado numa ferramenta de modelização de transporte radiativo, RADMC-3D, a qual usa um determinado conjunto de parâmetros para a poeira de modo a simular fotões que se propagam através dela.

[3] A primeira teoria diz que a poeira produzida pelos ventos estelares da estrela primária moribunda, fica confinada numa órbita em forma de anel em torno da estrela por acção dos ventos estelares e pressão de radiação da estrela companheira. Qualquer perda de massa subsequente por parte da estrela principal é canalizada, ou colimada, por este disco, que força a matéria a deslocar-se para o exterior em duas colunas opostas perpendiculares ao disco.

A segunda teoria diz que a maior parte do material que está a ser ejectado pela estrela moribunda é acretado pela sua companheira próxima, que começa a formar um disco de acreção e um par de poderosos jactos. Qualquer material restante é empurrado pelos ventos estelares da estrela moribunda, dando origem a uma nuvem de gás e poeira, o que ocorreria normalmente num sistema com uma única estrela. Os jactos bipolares recém formados da estrela companheira, deslocando-se a velocidades muito mais elevadas que os ventos estelares da estrela moribunda, esculpem duas cavidades na poeira circundante, dando assim origem a uma nebulosa planetária bipolar.

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “The dust disk and companion of the nearby AGB star L2 Puppis”, de P. Kervella, et al., que será publicado a 10 de junho de 2015 na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

A equipa é composta por P. Kervella (Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía, CNRS/INSU, França; Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile; LESIA Observatoire de Paris, CNRS, UPMC; Université Paris-Diderot, Meudon, França), M. Montargès (LESIA, França;  Institut de Radio-Astronomie Millimétrique, St Martin d’Hères, França), E. Lagadec (Laboratoire Lagrange, Université de Nice-Sophia Antipolis, CNRS, Observatoire de la Côte d’Azur, Nice, França), S. T. Ridgway (National Optical Astronomy Observatories, Tucson, Arizona, EUA), X. Haubois (ESO, Santiago, Chile), J. H. Girard (ESO, Chile), K. Ohnaka (Instituto de Astronomía, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile), G. Perrin (LESIA, França) e A. Gallenne (Universidad de Concepción, Departamento de Astronomía, Concepción, Chile).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é  financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

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• ESOcast sobre ZIMPOL/SPHERE e polarimetria
• Mais informação sobre o SPHERE

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Santiago, Chile
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1523, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.