Jatos Protostelares: O Relógio Cósmico da Formação Estelar

A Máquina do Tempo Estelar

Você já parou para pensar que o nascimento de uma estrela é um evento explosivo e cheio de mistérios? Longe da imagem de um processo lento e gradual, a formação estelar é marcada por episódios violentos de crescimento. No coração desse drama cósmico, os jatos protostelares surgem como verdadeiros “guardiões do tempo”, registrando cada surto de crescimento da jovem estrela. Esta descoberta, impulsionada por décadas de observações do Very Large Array (VLA) da NSF e as imagens de altíssima resolução do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), está reescrevendo a história da formação estelar.

Afinal, a ciência conseguiu, pela primeira vez, ler o diário de bordo de uma estrela recém-nascida. O que encontramos revela um processo muito mais dinâmico e intermitente do que se imaginava.

O Palco Cósmico: SVS 13 e a Nebulosa NGC 1333

Para desvendar este segredo, astrônomos focaram no sistema protostelar binário SVS 13, localizado na região de formação estelar NGC 1333, a cerca de 1.000 anos-luz de distância da Terra. Esta nebulosa é conhecida por ser uma das áreas mais ativas de formação estelar na nuvem molecular de Perseu.

O sistema SVS 13 é notável porque impulsiona uma cadeia de “projéteis moleculares” de alta velocidade e choques Herbig-Haro. Os objetos Herbig-Haro são pequenas nebulosas que brilham intensamente quando o gás ejetado pela protoestrela colide com o gás e a poeira circundantes em velocidades supersônicas.

O trabalho de base do VLA, que durou décadas, identificou as duas protoestrelas de rádio, VLA 4A e VLA 4B. Além disso, o VLA revelou o fluxo de saída em grande escala. Este mapeamento permitiu que a equipe de pesquisa identificasse a protoestrela que alimenta o jato, tornando-o um alvo principal para investigações mais profundas sobre como as estrelas jovens lançam e colimam seus jatos protostelares.

A Física dos Jatos: Por Que Eles Existem?

Antes de mergulharmos na descoberta do ALMA, é crucial entender a função dos jatos protostelares. Uma estrela nasce quando uma vasta nuvem de gás e poeira colapsa sob sua própria gravidade. Enquanto o material cai em direção ao centro, ele forma um disco de acreção ao redor da protoestrela.

Contudo, nem todo o material cai na estrela. A protoestrela e seu disco geram poderosos campos magnéticos. Estes campos agem como um funil, canalizando parte do material do disco e ejetando-o para fora em dois feixes estreitos e opostos, os jatos. Assim, os jatos servem para “frear” a rotação da estrela e do disco, permitindo que mais material caia na estrela. Por outro lado, eles também ajudam a limpar o ambiente ao redor.

ALMA e a Tomografia Cósmica: Lendo o Passado

Com a herança de dados do VLA, o ALMA entrou em ação, focando no “projétil” de alta velocidade mais brilhante no fluxo de saída de SVS 13. O que os astrônomos revelaram foi surpreendente: uma sequência impressionante de anéis moleculares aninhados.

Esta visão funciona como uma tomografia computadorizada (CT scan) médica, permitindo aos astrônomos reconstruir como o jato abre caminho através do gás circundante. Cada anel diminui e muda de posição suavemente à medida que a velocidade observada se altera, traçando conchas ultrafinas em forma de arco. Estas conchas possuem apenas algumas dezenas de unidades astronômicas de espessura e movem-se a velocidades de até 100 quilômetros por segundo.

De acordo com Guillermo Blázquez-Calero, co-autor principal do estudo, “Nossas observações mostram que estes jatos não são apenas efeitos colaterais dramáticos do nascimento estelar — eles também são fiéis guardiões de registros”. Ele afirma que cada sequência de anéis no jato carrega um carimbo de tempo de um surto passado. Dessa forma, os cientistas podem ler a história de como o material caiu na jovem estrela e foi violentamente ejetado de volta ao seu ambiente.

O Vínculo Direto: Crescimento Estelar e Jatos

A equipe de pesquisa demonstrou que cada concha corresponde a um choque de proa que conserva o momento, impulsionado por um jato estreito cuja velocidade muda ao longo do tempo. Este é um modelo de livro didático, mas agora com evidências diretas.

Ao analisar mais de 400 anéis individuais, os astrônomos fizeram uma descoberta crucial: a idade da concha mais jovem alinha-se perfeitamente com um poderoso surto óptico e infravermelho de SVS 13 VLA 4B que ocorreu no início dos anos 1990.

Portanto, esta é a primeira ligação direta entre explosões de material caindo em uma estrela jovem (o processo de acreção) e mudanças na velocidade de seu jato. Os jatos protostelares preservam um registro cronometrado de erupções passadas.

A Natureza Episódica da Acreção

O crescimento estelar não é um fluxo constante; ele é episódico. O material do disco de acreção se acumula até que a pressão e a instabilidade gravitacional o forcem a cair rapidamente na protoestrela. Este evento de “refeição” estelar é o surto que os astrônomos observaram.

A cada surto, a estrela libera uma enorme quantidade de energia. Consequentemente, a velocidade e a força do jato aumentam drasticamente. Os anéis observados pelo ALMA são, na verdade, as “ondas de choque” desse aumento de velocidade, que se propagam pelo espaço. Enquanto isso, a estrela volta a um estado de acreção mais calma, até o próximo surto.

Por Que Isso Importa? A Formação de Planetas

Estes resultados oferecem uma nova e profunda compreensão sobre como os surtos episódicos moldam os discos que, eventualmente, dão origem a planetas como a Terra. O material que não é ejetado pelo jato permanece no disco de acreção, onde os planetas se formam.

Se o processo de acreção é violento e intermitente, isso afeta diretamente a composição e a estrutura do disco protoplanetário. Além disso, a energia ejetada pelos jatos protostelares ajudam a limpar o ambiente ao redor da estrela, controlando a quantidade de material disponível para a formação de planetas.

De acordo com dados da pesquisa, a ejeção de material em alta velocidade pode criar cavidades e perturbações no disco. Tais perturbações, por sua vez, podem influenciar a forma como os blocos de construção planetários se aglomeram. Por conseguinte, a história de crescimento da estrela se torna intrinsecamente ligada à história de formação de seus planetas.

O Segredo do Crescimento Estelar

Os jatos protostelares são muito mais do que meros subprodutos do nascimento estelar; eles são os cronistas da infância de uma estrela. A colaboração entre o VLA e o ALMA permitiu que a ciência lesse este diário cósmico, revelando que o crescimento estelar é um processo explosivo e cheio de surtos.

Esta descoberta nos força a repensar a dinâmica da formação estelar. Afinal, se a história de uma estrela está escrita em seus jatos, o que mais podemos aprender sobre a origem do nosso próprio Sol e sistema planetário?

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FAQ Sobre ALMA revela jatos protostelares do nascimento estelar

O que são jatos protostelares?

São fluxos de gás e poeira de alta velocidade ejetados dos polos de uma estrela recém-nascida (protoestrela).

Qual a importância do sistema SVS 13?

É um sistema binário de protoestrelas na nebulosa NGC 1333, notável por impulsionar um fluxo de saída com choques Herbig-Haro, sendo um alvo ideal para estudar a dinâmica dos jatos.

Como o ALMA ajudou nesta descoberta?

O ALMA forneceu imagens de altíssima resolução que revelaram anéis moleculares aninhados dentro do jato, funcionando como um “tomógrafo” para registrar a história dos surtos estelares.

O que são os choques Herbig-Haro?

São pequenas nebulosas formadas quando o gás ejetado por estrelas recém-nascidas colide com o gás e a poeira circundantes em altas velocidades.

O que significa o “carimbo de tempo” nos jatos?

Significa que cada anel no jato corresponde a um surto de acreção específico que ocorreu na protoestrela, permitindo aos astrônomos datar os eventos de crescimento.

Por que o crescimento estelar é episódico?

O material cai no disco de acreção de forma irregular, acumulando-se e depois caindo na estrela em grandes quantidades, causando surtos de brilho e ejetando o jato em velocidades variáveis.

Esta descoberta afeta a teoria de formação de planetas?

Sim. Os surtos episódicos e a energia dos jatos moldam o disco protoplanetário, afetando a quantidade e a composição do material disponível para a formação de planetas.

Qual foi a principal conclusão do estudo?

A principal conclusão é que os jatos protostelares preservam um registro cronometrado das erupções passadas da estrela, fornecendo a primeira ligação direta entre a acreção e a velocidade do jato.

Indicação de Leitura

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Fonte: Artigo — “ALMA and NSF VLA Reveal Time-Stamped History of Star Birth in a Dazzling Cosmic Jet” publicado no site  almaobservatory.org

Artigo – “Bowshocks driven by the pole-on molecular jet of outbursting protostar SVS 13” Publicado em nature.com