Interpretando os Resultados da Primeira Observação do Telescópio Espacial James Webb é uma série de artigos que explicam a interpretação das observações de James Webb e as perspectivas futuras da perspectiva de um repórter e astrônomo do Science Times.
Na série James Webb Space Telescope Observation Interpretation, examinamos imagens de alta resolução uma a uma para descobrir o que as imagens significam e o que James Webb planeja para o futuro dos corpos celestes. A quarta imagem de James Webb foi um “penhasco cósmico” muito detalhado da Nebulosa de Kiel, o que a tornou um tema quente porque nos permitiu entender a estrutura detalhada da região de formação de estrelas que não tínhamos visto antes.
Matéria interestelar e o que é uma nebulosa?
A matéria interestelar refere-se à matéria no espaço vazio entre as estrelas. O espaço acima não é um vácuo, e existem diferentes materiais presentes em diferentes fases, geralmente muito dispersos em relação à densidade média das estrelas. A maior parte do material interestelar consiste em poeira/grãos e gás interestelar, e é categorizado em várias formas diferentes, como nuvens moleculares, dependendo da densidade e temperatura. Portanto, observar a matéria interestelar é possível em todos os comprimentos de onda.
A matéria interestelar está espalhada por toda a galáxia, e a densidade relativamente alta dessa matéria em um determinado espaço por algum motivo é chamada de nebulosa. Em outras palavras, uma nebulosa é uma coleção de poeira e gás que reside entre as estrelas. As nebulosas são geralmente muito grandes, com algumas nebulosas com mais de 1.000 anos-luz de diâmetro.
tipo de nebulosa
Como as nebulosas são compostas de poeira e gás interestelar, elas não podem emitir luz por conta própria. No entanto, por vários motivos, eles podem ser observados da Terra e geralmente são divididos em três tipos, dependendo de como a poeira e o gás interagem.
Primeiro, uma nebulosa de emissão é uma nebulosa na qual o gás e a poeira das estrelas circundantes são aquecidos, depois os átomos de hidrogênio ionizados se combinam para emitir luz. Isso corresponde a estrelas excitadas que fornecem energia de ionização são geralmente estrelas quentes com uma temperatura de superfície superior a 30.000 K. A maioria das nebulosas são assim.
A Nebulosa de Órion © NASA, ESA, M. Robberto
Uma nebulosa escura é uma nebulosa que não brilha sozinha, mas parece opaca quando gás e poeira em uma nebulosa obscurecem a luz das estrelas ou nebulosas brilhantes do fundo da nebulosa quando observadas da Terra. Nebulosa Cabeça de Cavalo, et al. Na verdade, é uma sombra de matéria interestelar, e observações de nebulosas escuras indicam que a densidade de gás e poeira nesta região é maior do que a de seus arredores.
A Nebulosa Cabeça de Cavalo © Ken Crawford
Finalmente, uma nebulosa de reflexão é o tipo mais raro de nebulosa que se revela através da reflexão da luz de estrelas próximas. Esta é a Nebulosa da Cabeça da Bruxa em Orion.
A Nebulosa da Velha Senhora © NASA/STScI Digitized Sky Survey/Noel Carboni
Nebulosa Carina
A Nebulosa Carina (ou Nebulosa Eta Carina – Nebulosa Carina, nome NGC: NGC 3372) é uma nebulosa grande e complexa localizada a cerca de 7.600 anos-luz (1 ano-luz é 9,460 bilhões de km) da Terra. A Nebulosa Superior é mais brilhante e maior que a Nebulosa de Órion. No entanto, como uma nebulosa observável do Hemisfério Sul, tornou-se um corpo celeste relativamente menos conhecido devido à concentração de corpos celestes observados no Hemisfério Norte. É o lar de nebulosas brilhantes e escuras e muitos corpos celestes incomuns, bem como vários fenômenos astronômicos notáveis. A Nebulosa Carina também é o ponto mais brilhante da Via Láctea.
A estrela mais brilhante da Nebulosa Carina, Carina, é uma estrela jovem com cerca de 3 milhões de anos, mas uma gigante muito brilhante. A estrela acima foi a estrela observável mais brilhante da Terra por 200 anos, mas recentemente se tornou um tema quente devido à sua dramática escuridão. Espera-se que isso se deva à iminente explosão de supernova devido à massa muito pesada no momento em que a estrela nasceu. Muitas estrelas na nebulosa, assim como a Eta acima, provavelmente evoluirão para supernovas. O Telescópio Espacial James Webb foi lançado para observar a Nebulosa Carina, que é de grande importância astronômica.
Da esquerda, a Nebulosa Carina, aglomerado aberto NGC 3324 e a borda do aglomerado aberto NGC 3324 “Cosmic Slopes” © Hubble/NASA, ESA, JWST/NASA, ESA, CSA, STScI
No canto noroeste da Nebulosa Carina
NGC 3324 Open Cluster Edge “Cosmic Cliff” Imagem do NIRCam
NGC 3324 é uma borda aberta de “falésia cósmica” no canto noroeste da Nebulosa Carina. Imagem NIRCam © NASA, ESA, CSA, STScI
Acima está uma imagem da Nebulosa Carina capturada pelo Telescópio Espacial James Webb (NIRCam) Near Infrared Camera. As setas norte e leste da bússola mostram a direção da imagem quando vista de baixo, e a direção deve ser invertida quando vista de cima. A barra de escala é expressa em anos-luz, a distância que a luz percorre em um ano e a luz leva cerca de dois anos para percorrer a barra de escala. Para referência, um ano-luz é igual a 9.460 bilhões de quilômetros (ou cerca de 5,88 trilhões de milhas). A partir disso, pode-se ver que o tamanho do corpo celeste mostrado na imagem acima é de cerca de 12 anos-luz.
A imagem acima mostra a conversão do comprimento de onda infravermelho invisível na cor da luz visível. As letras listadas em cores diferentes abaixo da imagem indicam o filtro NIRCam que foi usado para coletar a luz. A cor de cada nome de filtro é a cor da luz visível usada para indicar os raios infravermelhos próximos e médios que passam por esse filtro, um composto de exposições individuais.
A área na borda esquerda da imagem parece uma “montanha rochosa em uma noite enluarada”, de acordo com a NASA. Este é o aglomerado aberto NGC 3324 onde as estrelas jovens estão se formando. Representa um grupo de milhares de estrelas da mesma idade nascidas na mesma nuvem molecular.)
Esta imagem infravermelha mostra a região de formação de estrelas. Para referência, NGC 3324 foi observado e registrado pela primeira vez pelo Dr. James Dunlop em 1826. A área acima foi realmente fotografada pelo Hubble em 2008, e os astrônomos ficaram surpresos com a imagem dinâmica de um penhasco real. No entanto, a imagem de James Webb mostra uma imagem clara que não pode ser comparada com a imagem anterior do Hubble. Entre outras coisas, o aglomerado aberto NGC 3324, capturado pela câmera de telescópio de infravermelho próximo NIRCam mais sensível da história da humanidade, revela centenas de milhares de estrelas anteriormente escondidas e muitas galáxias de fundo.
Apelidada de “prateleira cósmica”, essas nuvens cósmicas são formadas por ventos estelares e intensa radiação estelar de estrelas jovens quentes do aglomerado aberto NGC 3324. As altas energias das estrelas lentamente corroem e esculpem as paredes da nebulosa, e esse fenômeno celeste é realmente incrível.
Primeiro, a “pluma de vapor”, que parece estar subindo da parte parecida com uma montanha, é na verdade poeira quente que emana da nebulosa de gás ionizado quente e forte radiação ultravioleta. A coluna bloqueia a forte radiação ultravioleta de estrelas jovens, e pode-se ver que a plataforma superior está gradualmente sendo erodida pela intensa radiação e ventos estelares da estrela recém-nascida.
No centro superior das “colinas”, uma velha estrela empoeirada expele um jato e resíduos líquidos que parecem dourados, confirmando que o gás e a poeira acima estão sendo expelidos como matéria interestelar. A imagem acima é do NIRCam que parece um cometa. Além disso, na foto acima, um “arco” incomum semelhante a um cilindro curvo é delineado.
De fato, a formação inicial de estrelas dura apenas cerca de 50.000 a 100.000 anos, o que dificulta a captura. Mas a resolução espacial altamente sensível e sofisticada do Telescópio Espacial James Webb torna isso possível. (Ir para a imagem de alta resolução)
No canto noroeste da Nebulosa Carina
NGC 3324 Open Cluster Edge “Cosmic Cliff” NIRCam + MIRI Composite Image
NGC 3324 é uma borda aberta de “falésia cósmica” no canto noroeste da Nebulosa Carina. Imagem composta NIRCam + MIRI © NASA, ESA, CSA, STScI
A imagem acima é uma composição da Nebulosa Carina tirada com o Telescópio Espacial James Webb (NIRCam) e a câmera de infravermelho próximo da Medium Infrared Instruments (MIRI). As setas norte e leste da bússola mostram a direção da imagem quando vista de baixo, e a direção deve ser invertida quando vista de cima. A barra de escala é expressa em anos-luz, a distância que a luz percorre em um ano e a luz leva cerca de dois anos para percorrer a barra de escala, conforme mostrado na imagem acima.
A imagem acima mostra os comprimentos de onda invisíveis do infravermelho próximo, infravermelho médio e infravermelho convertidos em cores de luz visível. As letras listadas em cores diferentes abaixo da imagem indicam os filtros NIRCam e MIRI usados para coletar a luz. A cor de cada nome de filtro é a cor da luz visível usada para indicar os raios infravermelhos próximo e médio que passam por esse filtro, um composto de exposições individuais.
Olhar para o espaço através dos olhos do MIRI ilumina estrelas jovens e os discos constituintes de planetas empoeirados, em comparação com o NIRCam, que possui alta resolução e sensibilidade sem precedentes, e revela muitas estrelas e galáxias de fundo anteriormente ocultas. Eles aparecem em rosa e vermelho. O MIRI detecta estruturas enterradas na poeira e encontra estrelas através de jatos massivos e jatos poderosos. Isso torna a observação das primeiras estrelas muito mais fácil.
Em particular, na NIRCam, os jatos e emissões de estrelas primitivas semelhantes a cometa mencionados acima parecem ser cones que emanam de uma estrela recém-nascida cercada por poeira usando MIRI. Além disso, o MIRI pode ser usado para detectar hidrocarbonetos e outros compostos. O MIRI também é capaz de capturar a ejeção de massa interestelar acima do centro da borda, permitindo uma visão mais próxima da poeira ao redor da estrela responsável pelo fenômeno. Também na foto acima, você pode ver um arco incomum lembrando um cilindro curvo, como na foto do NIRCam. (Ir para a imagem de alta resolução)
Interpretação das primeiras observações do guia da série James Webb Space Telescope.
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Relevante para o nascimento estelar: As “inclinações cósmicas” da Nebulosa Carina foram reveladas em detalhes
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