Anatomia da morte de uma estrela! Novas observações mostram detalhes da morte de estrela igual ao Sol

Quando estrelas como o Sol chegam ao final de suas vidas, elas não terminam em supernovas como muitas pessoas acham. As supernovas acontecem apenas com estrelas muito mais massivas onde a parte externa é ejetada e a parte interna é colapsada. Em vez disso, estrelas como o Sol, ao esgotar seu combustível nuclear, passa pela fase de gigante vermelha, expandindo suas camadas externas e liberando grande parte para o espaço.

Esse processo pelo qual o Sol passará um dia, e que todas estrelas semelhantes a ele passam, é um processo muito menos violento em comparação com supernovas. Esse material expelido forma estruturas bem coloridas conhecidas como nebulosas planetárias. As nebulosas são compostas por gás e poeira que brilham devido à radiação emitida pela estrela que resta no centro. No núcleo da nebulosa, resta apenas uma anã branca que é a forma final de estrelas menores.

Um exemplo desse processo que tem chamado atenção de astrônomos por décadas é a Nebulosa da Borboleta. Essa nebulosa foi formada após a morte de uma estrela semelhante ao Sol indicando o que acontecerá com a nossa estrela no futuro. Recentemente, o telescópio James Webb observou detalhes dessa nebulosa justamente no centro dela, onde a remanescente permanece. Isso ajuda a ter ideia do que acontecerá com o Sol e como o material expelido por estrelas pode dar origem a novas estrelas e sistemas planetários.

Morte de um estrela pequena

A ideia mais comum é que toda estrela termina como supernova, mas esse não é o caso para maioria das estrelas. Apenas estrelas muito massivas terminam seus dias como supernovas que formam estrelas de nêutrons e buracos negros no seu centro. O Sol, como outras estrelas de massa média, terminam suas vidas de uma forma bem menos violenta que uma supernova. O primeiro passo é chamado de gigante vermelha.

Ao final desse processo que demora milhões de anos, o que resta é apenas uma anã branca. A energia dessa anã branca ilumina o material expelido formando essas nebulosas planetárias que são conhecidas pela cor e formato. Apesar de não ser uma explosão como acontece em supernovas, o processo gradual é importante para enriquecer o espaço com elementos que a estrela formou durante a vida e formará novas estrelas e planetas.

Nebulosa da Borboleta

Uma dessas nebulosas que tem sido um objeto de estudo importante para astrônomos entenderem o processo é a Nebulosa da Borboleta, também conhecida como NGC 6302. Essa nebulosa foi formada quando uma estrela semelhante ao Sol chegou ao final de sua vida e expulsou as camadas mais externas em forma de gigante vermelha. O que resta no centro dessa nebulosa é uma anã branca extremamente quente, que emite radiação capaz de iluminar a nebulosa que tem um formato de borboleta.

Por causa desse formato que lembra uma borboleta com asas abertas, a simetria da nebulosa chama atenção de muitos astrônomos desde as primeiras observações do Hubble. Algumas observações recentes do telescópio James Webb revelaram detalhes da estrutura e da composição dos gases presentes na nebulosa. Isso ajuda astrônomos a entender melhor os processos que ocorrem quando estrelas de massa média, como o Sol, morrem.

Novas observações

As novas imagens do telescópio James Webb mostram detalhes do centro da Nebulosa da Borboleta e de seu anel de poeira, conhecido como toro. As observações foram feitas usando o instrumento de infravermelho médio e mostraram que esse toro contém silicatos cristalinos, como quartzo, e grãos de poeira. Fora dessa região, a emissão de diferentes átomos e moléculas mostra que elementos que exigem mais energia para ionizar estão próximos ao centro, enquanto os que precisam de menos energia estão longe.

A espectroscopia dos dados observacionais ajudou a identificar com detalhes a distribuição de elementos na nebulosa. Os astrônomos responsáveis por essa análise conseguiram localizar, pela primeira vez, a estrela anã branca central, responsável por aquecer a nuvem de poeira ao seu redor. Essa estrela é uma das anãs brancas mais quentes já registradas em nebulosas planetárias, atingindo cerca de 220.000 Kelvin.

Ciclo galáctico

Outro ponto importante nas observações da Nebulosa da Borboleta é sobre como essas estrelas médias podem contribuir com a dispersão de material no meio interestelar. Quando elas vão liberando as camadas em um processo de milhões de anos, o meio interestelar é enriquecido com com elementos mais pesados. Esses elementos foram formados no processo de fusão durante a vida da estrela.

Com o tempo, esse material que foi liberado se mistura ao gás e à poeira presentes no espaço, aumentando a densidade de certas regiões. A gravidade faz essas regiões colapsarem, formando novas nuvens moleculares que poderão formar estrelas e planetas futuramente. Nessas nuvens, os elementos pesados se juntam a discos de gás e poeira que dão origem a planetas e estrelas formando um ciclo galáctico.

Referência da notícia

Matsuura et al. 2025 The JWST/MIRI view of the planetary nebula NGC 6302 – I. A UV-irradiated torus and a hot bubble triggering PAH formation Monthly Notices of the Royal Astronomical Society