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Quantos tipos diferentes de nebulosas existem?

Nebulosas não são todas iguais. Nuvens de gás e poeira vagando pelo meio interestelar, elas possuem sua própria classificação.

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Nebulosas são enormes nuvens de poeira, hidrogênio molecular (H2), hélio e outros gases ionizados que ocorrem dentro de galáxias, no espaço conhecido como meio interestelar.

Primeira foto conhecidas da Galáxia de Andrômeda (em 1887).
Primeira foto conhecidas da Galáxia de Andrômeda (em 1887). Observadores antigos achavam que nebulosas e galáxias eram os mesmos objetos. A evolução dos telescópios mostrou que são estruturas totalmente diferentes.

Nos primórdios da astronomia, “nebulosa” era o nome dado a qualquer objeto celeste de aparência difusa. Com o aperfeiçoamento dos instrumentos de observação astronômica notou-se que alguns dos objetos eram corpos celestes bem diferentes, como Andrômeda (que na época se chamava Grande Nebulosa de Andrômeda). Então deu-se o nome de galáxia às estruturas bem distantes e que na verdade eram compostas por estrelas unidas pela gravitação. O consenso de que a Galáxia de Andrômeda era de fato um objeto extra-galáctico se deu em 1922, há apenas 100 anos.

Nas fotos, as nebulosas aparentam ser extremamente densas devido ao seu tamanho, com dezenas, ou até centenas, de anos-luz de ponta a ponta. Mas a realidade é que nebulosas tem densidade menor do que qualquer vácuo já criado aqui na Terra. Estima-se que uma nebulosa contenha, em média, algumas centenas de átomos de H2 por cm3. Sim, átomos! As nebulosas mais densas conhecidas tem uma densidade de até 10 mil átomos por cm3. Só para servir de comparação, a nossa Lua tem uma atmosfera de 50 mil a 200 mil átomos por cm3 e nós já consideramos como vácuo.

A maioria das nebulosas podem ser classificadas em um grande grupo conhecido como nebulosas difusas. As nebulosas difusas não tem formato definido, elas podem se estender indefinidamente. As nebulosas difusas podem ser ainda classificadas quanto à sua natureza: se elas emitem luz própria, se elas refletem luz das estrelas à sua volta, ou se elas são nuvens de poeira opacas.

A temperatura das nebulosas também pode variar. Nebulosas escuras no meio interestelar tem temperaturas tão baixas quanto 10 K (-260 graus Celsius). Remanescentes de supernovas podem ter temperaturas de até 1 milhão de K (quase 1 milhão de graus Celsius).

Região H II

Nebulosa da Tulipa, na constelação de Cisne. Do lado direito nota-se um arco azulado causado por Cygnus-X1, um quasar.
Nebulosa da Tulipa, na constelação de Cisne. Do lado direito nota-se um arco azulado causado por Cygnus-X1, um quasar.

A primeira região H II conhecida foi a nebulosa de Órion, em 1610, longe dos centros urbanos é visível a olho nu na constelação homônima e que também ilustra a capa desta matéria. As regiões H II são o exemplo mais claro de nebulosas de emissão. São nuvens de poeira e gás ricas em hidrogênio ionizado que emitem luz própria em seus mais diversos comprimentos de onda. Também chamadas de “berçários de estrelas”, a cor e a intensidade do brilho desse tipo de nebulosa depende de sua composição química e de seu grau de ionização causado pela radiação ultravioleta emitida das jovens estrelas quentes em formação em seu interior (análogo em como um gás numa lâmpada pode emitir brilho próprio ao ser submetido à corrente elétrica).

Imagem das galáxias Antena, uma galáxia starburst cheia de regiões H II e que vive uma explosão de novas estrelas devido à colisão entre NGC 4038 e NGC 4039.
Imagem das galáxias Antena, uma galáxia starburst cheia de regiões H II e que vive uma explosão de novas estrelas devido à colisão entre NGC 4038 e NGC 4039.

As regiões H II tem tamanhos variados, algumas de até 500 anos-luz e com até 100.000 massas solares, e perduram-se por alguns poucos milhões de anos, a medida que a força da radiação das estrelas jovens afasta e dispersa o gás.

Ao contrário do que se imagina, apenas 10% do gás de uma nebulosa costuma se transformar em estrelas, com o restante sendo disperso no meio interestelar. A exceção dessa regra acontece no caso de galáxias em colisão. Apesar de estrelas já formadas raramente se colidirem nesse cenário, o mesmo não acontece com as enormes nebulosas, que são mescladas e fortemente agitadas, causando um drástico aumento na taxa de formação de novas estrelas e quase todo o seu material é transformado em novas estrelas. Essas galáxias em colisão caóticas e vivas são chamadas de galáxias starburst. A galáxia resultante da colisão normalmente se estabiliza em uma galáxia elíptica e é, em parte, por este motivo que galáxias elípticas possuem poucas regiões H II.

Quer saber mais sobre galáxias? Confira aqui um artigo completo sobre isso.

Nebulosa escura

A faixa de estrelas brilhantes da Via Láctea é preenchida de nebulosas escuras que bloqueiam seu brilho.
A faixa de estrelas brilhantes da Via Láctea é preenchida de nebulosas escuras que bloqueiam seu brilho.

Nebulosas escuras são enormes regiões de gás e altas concentrações de poeira que se localizam em regiões muito frias e de baixa concentração de estrelas. No espectro de luz visível elas aparecem como regiões opacas no espaço, e apenas as identificamos pois elas bloqueiam a luz de outras estrelas ou outras nebulosas de emissão de fundo.

O formato dessas nebulosas escuras é muito irregular: elas não têm bordas externas claramente definidas e às vezes assumem formas bem mais complicadas. As maiores nebulosas escuras são visíveis a olho nu, aparecendo como manchas escuras contra o fundo mais brilhante da Via Láctea, como a Nebulosa Saco de Carvão, próximo à constelação do Cruzeiro do Sul (Crux). Esse agrupamento de nebulosas escuras visíveis a olho nu são às vezes conhecidos como constelações de nuvens escuras.

Nebulosa de reflexão

Nebulosa de Iris (NGC 7023), na constelação de Cefeu.
Nebulosa de Iris (NGC 7023), na constelação de Cefeu.

Também um tipo de nebulosa difusa, as nebulosas de reflexão são nuvens de poeira interestelar que refletem e dispersam a luz das estrelas próximas. Nesse tipo de nebulosa a energia emitida pelas estrelas em seu interior é insuficiente para ionizar o gás e produzir uma nebulosa de emissão (H II), mas é suficiente para refletir sua luz, tornando-a visível, tal como uma luz de poste numa noite de neblina.

Nebulosas de reflexão são “irmãs” das nebulosas escuras, a diferença é que conseguimos vê-las devido à luz das estrelas em seu interior. Por meio do espectro de absorção da luz refletida é possível determinar a composição da nebulosa, similar à forma como analisar a luz das estrelas permite determinar a composição das mesmas, técnica conhecida como espectroscopia astronômica. As nebulosas de reflexão normalmente tem tons azulados pois a composição delas permite uma maior polarização e dispersão da luz azul (similar ao que acontece com a luz solar na atmosfera da Terra).

Nebulosa planetária

Nebulosa da Hélice, na constelação de Aquário, é a nebulosa planetária mais conhecida.
Nebulosa da Hélice, na constelação de Aquário, é a nebulosa planetária mais conhecida.

Uma nebulosa planetária é um tipo de nebulosa de emissão resultante do estágio final de evolução de estrelas de baixa massa, de até aproximadamente 7 massas solares. O final do ciclo de vida dessas estrelas é marcado por grandes instabilidades em suas camadas externas e sua pouca massa não consegue mais mantê-las coesas, logo, suas camadas mais externas são expelidas devido às instáveis pulsações e ações do forte vento solar, formando uma nuvem ao redor do núcleo incandescente do que restou da estrela: uma anã-branca.

Nebulosas planetárias são nebulosas de emissão pelo fato de emitirem brilho próprio devido à ionização do gás causado pela radiação da anã-branca quente em seu interior, porém elas são muito mais compactas e se dispersam mais rapidamente do que as regiões H II. Devido ao fato de serem de formato circular e de limites mais definidos (ao contrário dos formatos caóticos das regiões H II), as nebulosas planetárias receberam esse nome pois observadores antigos tinham dificuldades em distingui-las dos planetas.

No final de sua vida, daqui 5,4 bilhões de anos, o nosso Sol se transformará em uma anã-branca e metade da sua massa ejetada como uma nebulosa planetária, e não numa supernova, pois não tem massa suficiente para fundir o hélio em elementos mais pesados.

Remanescente de supernova

Nebulosa do Caranguejo (M1), na constelação de Touro.
Nebulosa do Caranguejo (M1), na constelação de Touro.

Uma supernova ocorre quando uma estrela de grande massa (acima de 8 massas solares) atinge o fim de seu ciclo de vida. Ao contrário do nosso Sol, estrelas de grande massa conseguem fundir átomos de elementos mais pesados, como queimar o oxigênio em silício, e o silício em níquel e ferro. Quando a estrela não consegue mais fundir o ferro em elementos mais pesados, a fusão nuclear cessa, reduzindo a energia e a pressão no interior da estrela e fazendo-a colapsar sobre si mesma sob efeito da própria gravidade. A onda de choque resultante é uma supernova, expelindo todo seu material em velocidades de até 10% da velocidade da luz. O denso núcleo sobrevivente da explosão forma uma estrela de nêutrons ou, se houver massa suficiente, um buraco negro estelar. A matéria ejetada é aquecida em até milhões de Kelvin, formando uma nebulosa brilhante chamada remanescente de supernova, com emissões de radiação altamente energéticas, como raios X e radiação gama.

SPOILER: Também tenho nos rascunhos um artigo completo sobre evolução estelar.

Referências

  • MATHIS, John S. H II region. Britannica. Disponível em: <https://www.britannica.com/science/H-II-region>. Acesso: 29 de jan. de 2021.
  • NGC 7023: The Iris Nebula. APOD, 2014. Disponível em: <https://apod.nasa.gov/apod/ap140802.html>. Acesso em: 27 de jan. de 2021.
  • RYDEN, Barbara. Interstellar Medium. The Ohio State University, 2003. Disponível em: <http://www.astronomy.ohio-state.edu/~ryden/ast162_3/notes11.html>. Acesso em: 30 de jan. de 2021.
  • The Crab Nebula in Taurus. European Southern Observatory, 1999. Disponível em: <https://www.eso.org/public/images/eso9948f/>. Acesso em: 27 de jan. de 2021.
  • The Helix Nebula: A Gaseous Envelope Expelled by a Dying Star. Hubblesite, 2004. Disponível em: <https://hubblesite.org/contents/media/images/2004/32/1608-Image.html>. Acesso em: 26 de jan. de 2021.
  • The Tulip and Cygnus-X1. APOD, 2017. Disponível em: <https://apod.nasa.gov/apod/ap170216.html>. Acesso em: 28 de jan. de 2021.

Brunno Pleffken Hosti

Professor. Graduando em Licenciatura em Física pela Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUCPR). Extensão em Astrofísica pela UFSC. Editor do Espaço-Tempo.

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