O Mistério Ultravioleta em Protoestrelas: O que o James Webb Revelou sobre o Nascimento das Estrelas

A formação estelar é um dos processos mais fundamentais e, teoricamente, mais bem compreendidos do universo. A ideia é simples: nuvens densas de gás e poeira colapsam sob a própria gravidade, fragmentando-se em núcleos que, eventualmente, se transformam em estrelas. Esses bebês cósmicos, chamados protoestrelas, são frios e estão profundamente aninhados em suas nuvens-mãe. Pela lógica da física, eles não deveriam produzir radiação ultravioleta (UV), pois não são quentes o suficiente.

Mas, como a ciência adora uma boa surpresa, o Telescópio James Webb (JWST) veio para desafiar essa regra.

O Enigma da Luz Proibida

Imagine que você está em uma sala escura e fria, e de repente, percebe que está sendo iluminado por uma luz que só pode vir de uma lâmpada muito quente. É exatamente isso que os astrônomos encontraram.

Ao usar o instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) do JWST para observar cinco protoestrelas jovens na Nuvem Molecular de Ophiuchus, a cerca de 450 anos-luz de distância, os cientistas detectaram uma assinatura inconfundível de radiação UV. Essa radiação estava afetando o Hidrogênio Molecular (H2) nos fluxos de gás ao redor dessas estrelas em formação.

“Esta é a primeira surpresa. Estrelas jovens não são capazes de ser uma fonte de radiação; elas não podem ‘produzir’ radiação. Portanto, não deveríamos esperar por isso, e ainda assim mostramos que a UV ocorre perto de protoestrelas.” – Agata Karska, astrônoma da Universidade de Torun e do Instituto Max Planck de Radioastronomia.

A Pista do Hidrogênio Molecular

Como o JWST conseguiu ver essa luz “invisível”? A chave está no Hidrogênio Molecular (H2), a molécula mais abundante do universo. O H2 é como um alarme silencioso: quando a radiação UV o atinge, ele fica “animado” (os cientistas chamam isso de excitação) de maneiras muito específicas, criando assinaturas espectrais distintas que o JWST, com sua capacidade de observação infravermelha sem precedentes, consegue captar.

Para simplificar, pense no H2 como um sino. O sino só toca de uma certa maneira quando é atingido por um martelo UV. O JWST não vê o martelo (a UV), mas ouve o toque do sino (a emissão do H2), confirmando que a UV está ali.

Onde Está a Fonte?

A primeira e mais óbvia hipótese dos cientistas foi: a UV deve estar vindo de fora. Afinal, a região de Ophiuchus está repleta de estrelas massivas do tipo B, que são verdadeiras usinas de radiação UV.

Os pesquisadores calcularam o nível de UV que essas estrelas externas deveriam estar emitindo nas proximidades das protoestrelas observadas. Eles até checaram as propriedades da poeira (que absorve UV e reemite em comprimentos de onda mais longos) para confirmar.

O resultado? A hipótese falhou. A assinatura de UV era consistente em todas as cinco protoestrelas, independentemente de quão diferente fosse o ambiente externo de radiação. A luz proibida tinha que estar vindo de dentro!

A Nova Teoria: Choques de Acreção

Se a luz não vem de fora, e a estrela bebê não é quente o suficiente, qual é a fonte?

A resposta mais provável reside na turbulência do nascimento estelar. À medida que as protoestrelas crescem, elas sugam material de suas nuvens-mãe (um processo chamado acreção) e, ao mesmo tempo, expelem jatos de gás.

Imagine um cano de água que está sendo ligado. A água (o material) cai na pia (a protoestrela) e o impacto cria um respingo violento. Esse respingo, ou “choque”, comprime e aquece o gás ao redor. Os cientistas acreditam que esses choques de acreção, seja onde o material cai na estrela ou ao longo dos jatos de gás expelidos, geram energia suficiente para produzir a radiação UV localmente.

O Impacto nos Modelos de Formação Estelar

Essa descoberta não é apenas uma curiosidade; ela exige uma atualização fundamental nos modelos de formação estelar. Por décadas, a radiação UV foi ignorada nos ambientes protoestelares porque a teoria dizia que ela não existia.

Agora, essa luz inesperada se torna essencial para entender a química e a física dos fluxos de gás que saem das estrelas jovens. O que isso significa?

A presença de UV afeta quais moléculas sobrevivem e quais são destruídas no disco de material que orbita a protoestrela. É desse disco que, eventualmente, nascerão os sistemas planetários.

Em resumo, o Telescópio James Webb não apenas nos mostrou uma imagem bonita, mas também nos forçou a reescrever o primeiro capítulo da história de como as estrelas – e, consequentemente, os planetas – vêm à existência. O universo continua a nos lembrar que, por mais que estudemos, sempre há um mistério ultravioleta esperando para ser descoberto.

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