James Webb revela como um aglomerado esfria para formar estrelas

Como se resfria uma fênix? Não se trata das lendárias aves de fogo e renascimento, mas de um homônimo cósmico, cuja natureza incandescente é, ao mesmo tempo, enigmática. Utilizando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), os astrônomos podem, finalmente, ter uma resposta.

A poderosa ferramenta foi empregada para investigar o resfriamento extremo do gás no aglomerado Fênix, conjunto de galáxias mantido pela gravidade e situado a cerca de 5,8 bilhões de anos-luz da Terra.

Como explica o Space.com, a formação de estrelas depende do resfriamento do gás, que precisa atingir temperaturas baixas o suficiente para se aglutinar em regiões densas. Por isso, os cientistas estão particularmente interessados em como o aglomerado Fênix gera novas estrelas – afinal, essa região forma estrelas a taxa impressionante.

Esse fenômeno ocorre mesmo com a presença, no coração do aglomerado, de buraco negro supermassivo com massa dez bilhões de vezes maior que a do Sol. Esse colosso atua como acelerador natural de partículas, expulsando o gás e mantendo-o aquecido – algo que, teoricamente, deveria impedir a formação de estrelas.

Essa aparente contradição levou o aglomerado Fênix a se tornar verdadeiro enigma para os pesquisadores. A investigação possibilitou localizar o gás resfriado “desaparecido”, que contribui para a formação estelar. Descobriu-se, por exemplo, que esse gás, com cerca de 300 mil graus, se encontra em cavidades dentro do aglomerado.

Essas cavidades delimitam tanto o gás extremamente quente – com temperaturas em torno de dez milhões de graus – quanto o gás resfriado, aproximadamente dez mil graus.

“Estudos anteriores mediram o gás apenas nos extremos frio e quente do centro do aglomerado,” afirmou Michael McDonald, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge e investigador principal do programa, em declaração. “Estávamos limitados – não conseguíamos detectar o gás ‘morno’ que procurávamos. Com o JWST, isso foi possível pela primeira vez.”

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Como o Webb ajudou a decifrar o aglomerado e a formação de estrelas?

• A sensibilidade aprimorada do instrumento MIRI foi fundamental nessa descoberta, beneficiada por fenômeno natural no aglomerado Fênix que ioniza átomos de néon e oxigênio – isto é, os elétrons desses elementos são arrancados em condições ambientais similares;
• Embora o oxigênio ionizado seja muito mais brilhante, ele só é visível em comprimentos de onda ultravioleta;
• Por outro lado, o néon, apesar de emitir luz menos intensa, emite no infravermelho, espectro para o qual o Webb foi projetado.

“Nos comprimentos de onda do médio-infravermelho detectados pelo JWST, a assinatura do néon VI estava absolutamente evidente,” afirmou Michael Reefe, líder da equipe e pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). “Mesmo que essa emissão seja, normalmente, mais difícil de detectar, a sensibilidade do JWST no médio-infravermelho supera todo o ruído.”

Embora o aglomerado Fênix seja formação única em diversos aspectos, a equipe planeja usar essa técnica comprovada – aliada à sensibilidade do MIRI – para estudar outros aglomerados galácticos.

A pesquisa foi publicada em 5 de fevereiro na Nature.