Dissecando o fascinante aglomerado “Pilares da Criação”

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Admirar os Pilares da Criação é uma das coisas mais recompensadoras que uma mente curiosa pode fazer. É uma das fotos mais famosas já fotografadas do universo. Mas não é apenas seu apelo estético que é capaz de nos deixar fascinados. O seu valor para o estudo astronômico também é importantíssimo.

Os Pilares da Criação é um aglomerado de poeira e gás, e o seu nome é bastante explicativo. Em um meio interestelar tão rico de matéria prima de estrelas e planetas, a formação estelar nele é intensa.

Um recente paper usou novas ferramentas para sabermos ainda mais sobre essa região. Por isso, vamos dissecar os Pilares. Não apenas para mostrar a física dele, mas também para mostrar o que e como os astrônomos fazem suas teorias.

O Integral Field Unit

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O Integral Field Unit (ou IFU) é um instrumento óptico que combina a espectrografia com as capacidades de imagem. Assim, se consegue tirar vários espectros de uma vez, com uma resolução espacial sem precedentes. Ao invés de pegar um telescópio e ficar apontando pra várias regiões e tirar muitos e muitos espectros, com o IFU dá pra tirar tudo de uma vez.

Eles tiraram o espectro com um comprimento de onda de 4750 Angstroms (A) até 9350 A com uma resolução espacial de aproximadamente 400 AU.

O espectro

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A imagem acima mostra três espectros a partir de três ambientes diferentes dos Pilares da Criação. A parte superior mostra um espectro da região HII no canto superior esquerdo, onde as estrelas O e B recém-formados têm aquecido e ionizado o gás ao redor. O do meio é um espectro da ponta de um dos pilares. Finalmente, a última é de um dos pequenos espúrios glóbulos de gás no lado direito da imagem.

Os elementos

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Utilizando os dados do IFU, foi possível selecionar diferentes áreas do espectro e visualizar a distribuição espacial do gás emitido em qualquer comprimento de onda. Ao fazê-lo, foi possível fazer mapas da emissão de diferentes espécies atômicas. A imagem acima mostra quatro dos muitos mapas que a equipe produziu, no sentido horário a partir do canto superior esquerdo: hcc (Hidrogênio transição 2-1) em 6563 A, [NII] em 6548, A [OIII] em 5007 A, e [SII ] em 6717 A.

A orientação 3D

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Um dos problemas mais difíceis de se resolver na Astronomia é compreender o espaço tridimensional. Isso é complicado porque as informações das imagens vem em duas dimensões. No entanto, a informação sobre a velocidade pode nos salvar nesse ponto. A imagem acima mostra a distribuição do que os astrônomos chamam de extinção de três das regiões indicadas acima.

A extinção é um processo causado pela presença de poeira – sim, isso mesmo, o espaço tem poeira, e bastante! O pó no espaço é composto principalmente de silicatos e partículas a base de carbono que são muito pequenas. O pó tem a propriedade de absorver luz de alta energia no ultravioleta (UV) e reemitir em energias mais baixas no infravermelho. Embora isso possa ser um enorme incômodo para astrônomos (especialmente aqueles que querem estudar a emissão de UV!), , as medições da extinção nos dizem quanta poeira há entre tudo o que está emitindo a radiação e nós. Então, se você fizer a suposição de que a quantidade de poeira (que é acoplado ao gás) é constante em toda a região, então você pode fazer medições aproximadas da distância de algo até você: neste caso, os três pilares diferentes indicados acima. Os dados nos mostram que o Pilar 3 tem a menor extinção, seguido por Pilar 2, em seguida, Pilar 1. Isto nos dá uma informação de que Pilar 3 é mais próximo de nós e o Pilar 1 é mais distante.

E a inclinação?

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Agora que temos uma ideia de quão longe os Pilares estão, o próximo passo é descobrir se os Pilares estão inclinados a nós. Eles estão apontando para nós, ou pra outro lado? Isto é onde a informação da velocidade a partir dos espectros veio para salvar o dia de novo!

Imagine uma bola ou cilindro de gás (por exemplo, o pico de um dos pilares) emitindo gás a uma velocidade uniforme. O gás no caso dos Pilares está sendo expulso pela pressão do gás ionizado, o empurrando pra fora (muito parecido com vapor evaporando pra longe da água). Se esse gás está vindo direto pro observador, vamos vê-lo deslocado no azul com a velocidade exata da sua evaporação. Se o gás está sendo expulso em um ângulo, só vamos conseguir medir a velocidade projetada para nós. Se você levar ao extremo, se o gás está sendo expulso em uma direção perpendicular ao observador, não vamos conseguir medir nenhuma velocidade.

A partir dos espectros, podemos medir as distribuições de velocidade dos pilares, mostrado na imagem superior. Usando as idéias acima (conceituadas na imagem inferior), podemos ter uma ideia se as nuvens estão apontados para nós ou não.

Então, o que aprendemos?

A partir de apenas este único estudo, usando apenas os dados tirados a partir da verificação científica do instrumento MUSE, já aprendemos muito sobre o que os Pilares da Criação realmente são! Desde ser capaz de estudar em detalhe que elementos atômicos estão lá, e como eles são ionizados, e com a sua emissão, se gerou mapas altamente detalhados da temperatura e da densidade da região. Estes nos dizem que os Pilares são causadas por gases evaporando ao redor de densos glóbulos de gás na parte mais superior dos picos dos pilares devido a radiação de um grande número de estrelas de alta massa no canto superior esquerdo. A radiação destas estrelas massivas ioniza enormes extensões de gás ao redor. Quando a expansão da bolha de radiação encontra glóbulos de alta massa de gás, a ionização “quebra” ao seu redor, criando esses pilares distintos.

Além disso, a partir dos espectros, foi possível fazer medições sobre o real posicionamento tridimensional e a orientação desses pilares, mostrado acima. Eles mostraram que os pilares P1a e P3 estão apontando para nós, com P1a sendo o mais distante. Os pilares P1b e P2 estão apontados para longe de nós, com P1b sendo o mais distante.

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