Em 2004, astrônomos avistaram um ponto celestial único que, quando observado em ultravioleta, tinha a aparência de um olho brilhante voltado diretamente para a Terra. Eis que agora, 16 anos depois, finalmente foi descoberto o que causou a formação desse ponto, que ficou conhecido como Nebulosa do Anel Azul. Ele é o remanescente de duas estrelas que se fundiram, de acordo com uma nova pesquisa publicada na revista Nature.

O ponto amarelo brilhante no centro do objeto é o remanescente estelar sobrevivente, o resultado da fusão das duas estrelas. O anel azul é uma nuvem em expansão de detritos interagindo com o meio estelar. E o contorno em rosa é a parte frontal da onda de choque. Para deixar claro, as cores azul e rosa vistas na nebulosa representam a luz ultravioleta e não podem ser vistas a olho nu.

Estrelas em colisão são avistadas o tempo todo, então essa descoberta pode não parecer muito emocionante. No entanto, o que a torna especial é o tempo das observações, já que os astrônomos estão testemunhando essa fusão estelar cerca de 5.000 anos depois de ela ter acontecido (sem levar em consideração o tempo que a luz levou para chegar à Terra). Normalmente, estrelas em colisão são vistas imediatamente após sua destruição.

“A fusão de duas estrelas é bastante comum, mas elas ficam obscurecidas rapidamente por muita poeira conforme o material ejetado delas se expande e esfria no espaço, o que significa que não podemos ver o que realmente aconteceu. Achamos que este objeto representa um estágio final desses eventos transitórios, quando a poeira finalmente baixa e temos uma boa visão”, explicou Keri Hoadley, física do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e principal autora do novo estudo.

O diagrama acima é uma representação de como a nebulosa pode ser vista do outro lado. Imagem: Mark Seibert

Portanto, a Nebulosa do Anel Azul não é algo que já vimos antes. O anel azul em expansão, por exemplo, é na verdade só uma de duas partes. Não podemos realmente ver de nossa perspectiva na Terra, mas a nebulosa tem a forma de dois funis conectados em seus pontos, com a estrela fundida ao centro. Esses anéis estão se afastando uns dos outros em direções opostas, a velocidades que chegam a 400 quilômetros por segundo. Os pesquisadores chamam esse arranjo de “fluxo simétrico bicônico”, e ele está fornecendo algumas pistas importantes sobre o que aconteceu durante o encontro fatal.

Na última terça-feira (17), Mark Seibert, coautor do estudo e astrofísico do Carnegie Institution for Science, disse que “tudo o que aprendemos é interessante”, e que a estrela fundida “é única no momento”. Na verdade, este objeto estelar é um tanto estranho, pois vive cercado por um disco — o material do qual está fluindo diretamente para a estrela.

E aqui como a nebulosa é vista pelos cientistas aqui na Terra. Imagem: Mark Seibert

O prazo de um ano que foi se estendendo

Essa história começou em 2004. Enquanto participava da missão Galaxy Evolution Explorer da NASA (GALEX), Seibert foi um dos primeiros a olhar para a nebulosa do anel azul. Na época, Chris Martin, coautor do novo estudo e físico da Caltech, achava que “era um objeto realmente interessante” e que sua equipe “deveria apresentar um bom artigo dentro de um ano para explicar tudo”.

Só que esse “dentro de um ano” acabou se estendendo por vários outros anos, uma vez que a natureza do objeto ainda estava indefinida. Dados coletados pelo Hale Telescope da Caltech no Observatório Palomar e pelo Observatório W. M. Keck no Havaí revelaram a presença de uma onda de choque ao redor da estrela, que sugeriu algo violento e dramático.

Uma hipótese inicial era que um planeta quente semelhante a Júpiter foi pego em uma espiral mortal ao redor da estrela, e estávamos testemunhando sua destruição na forma de nebulosa. Mas os pesquisadores não tinham certeza disso.

Os cientistas também investigaram o status da estrela central, conhecida como TYC 2597-735-1, descobrindo que ela era bastante antiga e não queimava mais hidrogênio em seu núcleo. Muitos outros aspectos do objeto não correspondiam às suas expectativas para as estrelas.

Descartando hipóteses

As coisas mudaram em 2017, quando Hoadley se juntou ao grupo de Martin como pós-doutorado. A equipe havia coletado muitos dados, mas seu desafio era “descobrir como colocar todas as peças juntas” e, especialmente, determinar como a nebulosa estava brilhando em primeiro lugar.

Conforme o trabalho progredia, a equipe começou a perceber que não estava lidando com um planeta e que o cenário provável envolvia uma colisão estelar. A massa do material ejetado, por exemplo, era demais para um planeta. Além do mais, os dados coletados pelo Habitable Zone Planet Finder no telescópio Hobby-Eberly no Texas não encontraram evidências de um planeta dentro deste sistema.

As coisas ficaram mais estranhas quando a equipe deu uma olhada nos dados de arquivo coletados pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA e pelo Wide-field Survey Explorer (WISE), junto com outros observatórios infravermelhos. Esses dados apontaram para a presença de um disco ao redor da estrela. Normalmente, esses anéis de poeira são vistos em volta de estrelas jovens, mas TYC 2597-735-1 é das antigas.

Para ajudar a dar sentido a todos esses dados, a equipe recrutou o astrofísico e especialista em fusões cósmicas, Brian Metzger, da Universidade de Columbia. Seus modelos matemáticos e computacionais combinaram com as observações feitas da Nebulosa do Anel Azul.

Então, aqui está a história da Nebulosa do Anel Azul, conforme revelada no novo artigo:

Milhares de anos atrás, uma pequena estrela estava orbitando uma estrela maior com aproximadamente a mesma massa do nosso Sol. Contudo, à medida que a estrela maior envelhecia, ela inchava, expandindo-se para chegar muito perto de sua companheira menor. A estrela menor — com cerca de um décimo do tamanho do nosso Sol — caiu em uma espiral descendente que produziu um disco gasoso. A grande estrela acabou englobando a estrela menor, produzindo uma nuvem de detritos em expansão que foi cortada ao meio pelo disco. Essa fusão resultou nas duas nuvens de detritos em forma de cone que vemos hoje.

Nos milhares de anos que se seguiram, a nuvem em expansão de detritos esfriou, formando moléculas de hidrogênio que interagiram com o meio estelar. Hoje, vemos essas colisões como emissões ultravioleta brilhantes. A nuvem está agora se dissolvendo no meio interestelar. Hoadley espera que a Nebulosa do Anel Azul dure por algumas dezenas milhares de anos até desaparecer completamente.