Um estranho anel em NGC 7538

O Telescópio Espacial Herschel revelou um estranho anel de material poeirento os obter uma das mais nítidas varreduras até hoje de uma enorme nuvem de gás e poeira, denominada NGC 7538. As observações revelaram vários chumaços de material, treze dos quais podem evoluir como os mais potentes tipos de estralas do universo.

"Nós observamos NGC 7538 com o Herschel e identificamos 13 densos chumaços de grande massa, onde estrelas colossais poderão vir a se formar," disse Cassandra Fallscheer, professora assistente visitante de astronomia do Whitman College, em Walla Walla, Washington. "Além disso, encontramos uma gigantesca estrutura anelar, e o estranho é não termos nenhuma certeza sobre o que a teria criado."

NGC 7538 está relativamente próxima, a uma distância de, aproximadamente, 8.800 anos-luz, e  localizada na constelação de Cefeu. A nuvem, com uma massa da ordem de 400.000 sóis, está passando por um período de intensa  formação estelar. Astrônomos estudam  criadouros estelares como NGC 7538 para saber mais a respeito da criação das estrelas. A descoberta do misterioso anel, neste casso, foi uma presente inesperado.

O anel, frio e poeirento, tem um formato oval, com seu eixo mais longo estendendo-se por cerca de 35 anos-luz, e o mais curto, por algo como 25 anos-luz. Fallscheer e seus colegas estimam que o anel tenha uma massa de 500 sóis. Dados adicionais do Telescópio James Clerk Maxwell, situado no Observatório Mauna Kea, no Havaí, deram uma ajuda extra para caracterizar o estranho ovóide. Astrônomos costumam ver estruturas semelhantes a aníes ou bolhas em, nuvens de poeira cósmica. Os fortes ventos soprados pela maioria das estrelas de grande massa, chamadas Tipo O, podem gerar esses chumaços em expansão, xomo também o podem ao morrerem ,com suas explosões em supernovas. Entretanto não há nenhuma fonte energética  ou remanescente de estrela Tipo O morta, como uma estrela de nêutrons,  aparente no centro deste anel. É possível que uma grande estrela tenha explodido a bolha e, como as estrelas estão todas em movimento, subsequentemente deixaram o local, escapando à detecção.

As observações foram feitas no âmbito do  Herschel OB Young Stellar objects (HOBYS) Key Programme. O "OB" significa os dois tipos de estrela de maior massa, O e B. Essas estrelas brilhantes, azuis, superquentes e de vida curta acabam explodindo em supernovas, deixando para trás estrelas de nêutrons incrivelmente densas ou buracos negros, que são ainda mais densos.

Estrelas dessa magnitude se formam de aglomerados de gás e poeira, com massas iniciais dezenas de vezes maiores que a do Sol; os 13 chumaços encontrados  em NGC 7358, alguns dos quais situam-se na borda do misterioso anel,  são todos mais de 40 vezes maiores do que o Sol. Os chumaços se fundem uns aos outros pela força gravitacional, com seus núcleos tornando-se mais densos e quentes, até que a fusão nuclear se inicie e nasça uma estrela. Por ora, no começo do processo de formação estelar, os chumaços permenacem bem frios, poucas dezenas de graus acima do zero absoluto. A tais temperaturas, os chumaços emitem a maior parte de sua radiação em baixas energias, luz submilímetro e infravermelha, as quais o Herschel foi especialmente desenvolvido para detectar.

Tradução de Luiz Leitão

The Herschel Space Observatory has uncovered a weird ring of dusty material while obtaining one of the sharpest scans to date of a huge cloud of gas and dust, called NGC 7538. The observations have revealed numerous clumps of material, a baker's dozen of which may evolve into the most powerful kinds of stars in the universe. 

"We have looked at NGC 7538 with Herschel and identified 13 massive, dense clumps where colossal stars could form in the future," said Cassandra Fallscheer, a visiting assistant professor of astronomy at Whitman College in Walla Walla, Washington. "In addition, we have found a gigantic ring structure and the weird thing is, we're not at all sure what created it."

NGC 7538 is relatively nearby, at a distance of about 8,800 light-years and located in the constellation Cepheus. The cloud, which has a mass on the order of 400,000 suns, is undergoing an intense bout of star formation. Astronomers study stellar nurseries such as NGC 7538 to better learn how stars come into being. Finding the mysterious ring, in this case, came as an unexpected bonus.

The cool, dusty ring has an oval shape, with its long axis spanning about 35 light-years and its short axis about 25 light-years. Fallscheer and her colleagues estimate that the ring possesses the mass of 500 suns. Additional data from the James Clerk Maxwell Telescope, located at the Mauna Kea Observatory in Hawaii, further helped characterize the odd ovoid. Astronomers often see ring and bubble-like structures in cosmic dust clouds. The strong winds cast out by the most massive stars, called O-type stars, can generate these expanding puffs, as can their explosive deaths as supernovas. But no energetic source or remnant of a deceased O-type star, such as a neutron star, is apparent within the center of this ring. It is possible that a big star blew the bubble and, because stars are all in motion, subsequently left the scene, escaping detection.

The observations were taken as part of the Herschel OB Young Stellar objects (HOBYS) Key Programme. The "OB" refers to the two most massive kinds of stars, O-type and B-type. These bright blue, superhot, short-lived stars end up exploding as supernovas, leaving behind either incredibly dense neutron stars or even denser black holes.

Stars of this caliber form from gassy, dusty clumps with initial masses dozens of times greater than the sun's; the 13 clumps spotted in NGC 7358, some of which lie along the edge of the mystery ring, all are more than 40 times more massive than the sun. The clumps gravitationally collapse in on themselves, growing denser and hotter in their cores until nuclear fusion ignites and a star is born. For now, early in the star-formation process, the clumps remain quite cold, just a few tens of degrees above absolute zero. At these temperatures, the clumps emit the bulk of their radiation in the low-energy, submillimeter and infrared light that Herschel was specifically designed to detect.