Nebulosas

Mestre em Astronomia (Observatório Nacional, 2016)
Graduado em Física (UFRPE, 2014)

Nebulosas são compreendidas como qualquer objeto fora do Sistema Solar que tenha uma aparência difusa e não pontual. A maioria das nebulosas é de tamanho vasto; algumas têm centenas de anos-luz de diâmetro. Todas as nebulosas existentes na Via Láctea são formadas de material interestelar, caracterizado pela existência de grãos sólidos de poeira cósmica e gases, a partir disso, especula-se que as nebulosas presentes fora da Galáxia tenham se formado da mesma forma. Uma nebulosa é composta 90% de hidrogênio e os outros 10% de hélio, carbono, oxigênio, e nitrogênio. A aparência delas diferem entre si dependendo da temperatura, densidade e do material espacialmente distribuído entre ela e o observador.

Existem duas classificações gerais de aparência: nebulosa escura e nebulosa brilhante, e subclasses dentro das brilhantes.

Nebulosas escuras

As nebulosas escuras aparecem como manchas negras de formato irregular no céu e ofuscam a luz das estrelas que estão além delas. Possui densidades típicas variando entre centenas a milhões de moléculas de hidrogênio por cm³. Essas nuvens são os locais onde novas estrelas são formadas através do colapso gravitacional, devido a instabilidades de distribuição de matéria. A maior parte do gás restante está no meio interestelar difuso, relativamente imperceptível devido à sua densidade muito baixa (cerca de 0,1 átomo de hidrogênio por cm³), mas detectável por sua emissão de rádio da linha de 21 cm de hidrogênio neutro.

Imagem da nebulosa escura LDN 483 obtida pelo telescópio MPG. O objeto é uma região do espaço recheada de gás e poeira. Esses materiais são densos o suficiente para ofuscar efetivamente a luz das estrelas de fundo. O LDN 483 está localizado a cerca de 700 anos-luz de distância, na constelação de Serpente. Créditos: ESO

Nebulosas brilhantes

Nebulosas brilhantes aparecem como superfícies brilhantes levemente luminosas e relativamente densas de gás dentro do meio interestelar. Essas regiões de formação estelar são locais de nebulosas de emissão ou reflexão da luz de estrelas próximas, assim como também podem ser regiões de HII - gás ionizado difuso, nebulosas planetárias ou remanescentes de supernovas (as duas últimas situações caracterizam morte estelar)

Nebulosas de emissão são nuvens de gás com temperatura alta. Os átomos na nuvem são excitados por luz ultravioleta de uma estrela próxima e emitem radiação quando decaem para estados de energia mais baixos. Nebulosas de emissão são geralmente vermelhas, por causa do hidrogênio, que comumente emite luz neste comprimento de onda.

Imagem obtida pelo telescópio Hubble da Nebulosa da Bolha ou NGC 7635 é uma nebulosa de emissão localizada a 8 000 anos-luz de distância. Clique para ver a imagem em alta resolução (30 MB, 7857 x 7462) Créditos: NASA, ESA, Hubble Heritage Team.

As nebulosas de reflexão refletem a luz de uma estrela próxima a partir de seus grãos de poeira. O gás dessa nebulosa é frio, e esses objetos seriam vistos como nebulosas escuras se não fosse a fonte de luz próxima. São geralmente azuis porque a luz azul é espalhada mais facilmente. Nebulosas de emissão e de reflexão são geralmente vistas juntas e são, às vezes, chamadas de nebulosas difusas.

Regiões H II são nuvens de hidrogênio ionizadas por uma estrela quente vizinha, caracterizadas pela separação em íons H positivos e elétrons livres. A estrela deve ser do tipo estelar O ou B, a mais massiva e mais quente das estrelas normais da galáxia, para produzir suficiente radiação ultravioleta ou gama, para ionizar o hidrogênio.

Nebulosas planetárias geralmente aparecem como objetos redondos, com brilho superficial relativamente alto. Seu nome deriva de sua semelhança superficial com planetas - isto é, sua aparência regular quando vistas telescopicamente em comparação com as formas aleatórias de outros tipos de nebulosa. São resultado de estrelas que estão na fase de gigantes vermelhas transitando para uma lenta morte. Não são massivas o suficiente para ter um fim na explosão de supernovas. Quando uma estrela já queimou tanto material que não pode manter o equilíbrio hidrostático, a gravidade da estrela provoca o seu colapso e seu interior se aquece. O aquecimento do núcleo produz um vento estelar que dura poucos milhares de anos e leva para fora as camadas mais externas da estrela. Daí, o núcleo remanescente esquenta os gases, que estão, agora, longe da estrela, causando o brilho deles. Torna-se uma estrela intensamente quente cercada por uma concha de material que está se expandindo a uma velocidade de dezenas de km/s.

Nebulosa de Hélix ou NGC 7293 é uma nebulosa planetária localizada na constelação de Aquário.
Fonte: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Ariz.

Remanescentes de supernovas são gerados pelas nuvens de gás que se expandem em velocidades de centenas ou mesmo milhares de km/s provindos de explosões relativamente recentes de estrelas massivas. Se uma nebulosa deste tipo tiver menos de alguns milhares de anos, supõe-se que o gás tenha sido ejetado principalmente pela estrela explodida. Caso contrário, a nebulosa consistiria principalmente de gás interestelar que foi varrido pelo restante em expansão de estrelas que explodiram mais antigamente.

Como estrelas podem se formar em nebulosas?

As nebulosas são feitas de poeira e gases - principalmente hidrogênio e hélio, como visto anteriormente. Os gases são combustível de reação nuclear inicial para todas as estrelas, diferenciando-as pelo tipo de cadeia em que fundem. Estão muito espalhados, mas a gravidade pode lentamente começar a juntar pedaços de gás. À medida que esses aglomerados se tornam cada vez maiores, sua gravidade fica cada vez mais forte. Eventualmente, o grupo de poeira e gás fica tão grande que desestabiliza e colapsa, e isto acarreta no aumento de temperatura central - e esse núcleo quente dará início em uma estrela.

Imagem da nebulosa Carina. O pequenos pontos presentes na região rosa são estrelas recém-formadas! Créditos: NASA / JPL-Caltech / Universidade do Colorado.

Como astrofísicos sabem a forma das nebulosas?

Os astrônomos usam telescópios muito poderosos para tirar fotos de nebulosas distantes. É feito um tratamento de dados para simular a estrutura nebular e dar cor aos elementos presentes no espectro da região.

Referências:

NEBULA. Encyclopedia Britannica. Disponível em: <https://www.britannica.com/science/nebula>.

WHAT IS A NEBULA?. Nasa Space Place. Disponível em: <https://spaceplace.nasa.gov/nebula/en/>.

ESTRELAS E NEBULOSAS. Sloan Digital Sky Survey. Disponível em: <http://cas.sdss.org/dr7/pt/astro/stars/stars.asp>.

HII REGION. Cosmos - The SAO Encyclopedia of Astronomy. Disponível em: <http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/H/HII+Region>.

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