A Nebulosa Bumerangue, uma nebulosa proto-planetária que foi criada por uma estrela gigante vermelha moribunda (localizada a cerca de 5.000 anos-luz da Terra), é um mistério convincente para os astrônomos desde 1995. Foi nessa época, graças a uma equipe que usava o agora descomissionado Telescópio Sueco-ESO de 15 metros do ESO (SESTI), no Chile, que essa nebulosa passou a ser conhecida como o objeto mais frio do Universo conhecido.
E agora, mais de 20 anos depois, podemos saber o porquê. De acordo com uma equipe de astrônomos que usaram o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) - localizado no deserto de Atacama, no norte do Chile - a resposta pode envolver uma pequena estrela companheira mergulhando no gigante vermelho. Esse processo pode ter ejetado a maior parte da matéria da estrela maior, criando um fluxo ultra-frio de gás e poeira no processo.
As descobertas da equipe apareceram em um artigo intitulado "O lugar mais frio do universo: investigando a vazão ultra-fria e o disco empoeirado na nebulosa do Bumerangue", que apareceu recentemente no Astrophysical Journal. Liderados por Raghvendra Sahai, astrônomo do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, eles argumentam que a rápida expansão desse gás é o que fez com que ele ficasse tão frio.
Originalmente descoberto em 1980 por uma equipe de astrônomos que usavam o telescópio anglo-australiano no Observatório Siding Spring, o mistério dessa nebulosa se tornou aparente quando os astrônomos notaram que ela parecia estar absorvendo a luz do fundo cósmico de microondas (CMB). Essa radiação de fundo, que é a energia restante do Big Bang, fornece a temperatura natural de fundo do espaço - 2,725 K (–270,4 ° C; -454,7 ° F).
Para a nebulosa do Bumerangue absorver essa radiação, ela precisava ser ainda mais fria que a CMB. Observações subsequentes revelaram que esse era realmente o caso, pois a nebulosa tem uma temperatura inferior a meio grau K (-272,5 ° C; -458,5 ° F). A razão para isso, de acordo com o estudo recente, tem a ver com a nuvem de gás que se estende da estrela central a uma distância de 21.000 UA (21 mil vezes a distância entre a Terra e o Sol).
A nuvem de gás - que é o resultado de um jato que está sendo disparado pela estrela central - está se expandindo a uma taxa 10 vezes mais rápida do que o que uma única estrela poderia produzir sozinha. Após realizar medições com o ALMA que revelaram regiões da vazão nunca vistas antes (a uma distância de cerca de 120.000 AUs), a equipe concluiu que é isso que está levando as temperaturas a níveis inferiores aos da radiação de fundo
Eles argumentam ainda que este foi o resultado da estrela central ter colidido com um companheiro binário no passado e foram capazes de deduzir como era a principal antes que isso acontecesse. A principal, eles afirmam, era uma Estrela Gigante Vermelha (RGB) ou estrela RGB precoce - ou seja, uma estrela na fase final de seu ciclo de vida - cuja expansão fez com que seu companheiro binário fosse atraído por sua gravidade.
A estrela companheira acabaria se fundindo com seu núcleo, o que causou o início da saída de gás. Como Raghvendra Sahai explicou em um comunicado de imprensa da NRAO:
“Esses novos dados nos mostram que a maior parte do envelope estelar da enorme estrela gigante vermelha foi lançada no espaço a velocidades muito além das capacidades de uma única estrela gigante vermelha. A única maneira de ejetar tanta massa e em velocidades tão extremas é da energia gravitacional de duas estrelas que interagem, o que explicaria as propriedades intrigantes do fluxo ultra-frio. ”
Essas descobertas foram possíveis graças à capacidade do ALMA de fornecer medições precisas sobre a extensão, idade, massa e energia cinética da nebulosa. Além disso, além de medir a taxa de vazão, eles concluíram que ela ocorre há cerca de 1050 a 1925 anos. As descobertas também indicam que os dias da nebulosa do Bumerangue como o objeto mais frio do Universo conhecido podem ser numerados.
Olhando para o futuro, espera-se que a estrela gigante vermelha no centro continue o processo de se tornar uma nebulosa planetária - onde as estrelas derramam suas camadas externas para formar uma camada de gás em expansão. A este respeito, espera-se que diminua e fique mais quente, o que aquecerá a nebulosa ao redor e a tornará mais brilhante.
Como Lars-Åke Nyman, astrônomo do Observatório Conjunto ALMA em Santiago, Chile, e co-autor do artigo, disse:
“Vemos esse objeto notável em um período muito especial e de vida curta. É possível que esses congeladores super-cósmicos sejam bastante comuns no universo, mas eles só podem manter temperaturas tão extremas por um tempo relativamente curto ".
Essas descobertas também podem fornecer novas idéias sobre outro mistério cosmológico, que é como as estrelas gigantes e seus companheiros se comportam. Quando a estrela maior nesses sistemas existe em sua fase de sequência principal, ela pode consumir sua companheira menor e se tornar similarmente um "congelador cósmico". Aqui reside o valor de objetos como a Nebulosa do Bumerangue, que desafia as idéias convencionais sobre as interações dos sistemas binários.
Também demonstra o valor dos instrumentos das próximas gerações, como o ALMA. Dadas suas capacidades ópticas superiores e a capacidade de obter mais informações de alta resolução, elas podem nos mostrar algumas coisas nunca antes vistas sobre o nosso Universo, que só podem desafiar nossas noções preconcebidas do que é possível lá fora.
