Uma equipe internacional de cientistas liderada por um astrofísico de Brunswick da Universidade Rutgers descobriu uma nuvem potencialmente formadora de estrelas que é uma das maiores estruturas únicas do céu e entre as mais próximas do sol e da terra a serem detectadas.
A vasta bola de hidrogênio, há muito invisível para os cientistas, foi revelada procurando seu principal constituinte – hidrogênio molecular. A descoberta marca a primeira vez que uma nuvem molecular foi detectada com luz emitida no domínio distante do espectro eletromagnético e abre o caminho para novas explorações usando a abordagem.
Os cientistas nomearam a nuvem molecular de hidrogênio “EOS”, em homenagem à deusa grega da mitologia que é a personificação do amanhecer. Sua descoberta é descrita em um estudo publicado em Astronomia da natureza.
“Isso abre novas possibilidades para estudar o universo molecular”, disse Blakesley Burkhart, professor associado do Departamento de Física e Astronomia da Escola de Artes e Ciências Rutgers que liderou a equipe e é um autor do estudo. Burkhart também é cientista de pesquisa do Centro de Astrofísica Computacional do Instituto Flatiron em Nova York.
As nuvens moleculares são compostas de gás e poeira – com a molécula mais comum sendo hidrogênio, o bloco fundamental de estrelas e planetas e essencial para a vida. Eles também contêm outras moléculas, como o monóxido de carbono. As nuvens moleculares são frequentemente detectadas usando métodos convencionais, como observações de rádio e infravermelho que captam facilmente a assinatura química do monóxido de carbono.
Para este trabalho, os cientistas empregaram uma abordagem diferente.
“Esta é a primeira nuvem molecular descoberta ao procurar diretamente a emissão ultravioleta de hidrogênio molecular”, disse Burkhart. “Os dados mostraram moléculas brilhantes de hidrogênio detectadas por fluorescência no ultravioleta distante. Essa nuvem está literalmente brilhando no escuro”.
EOS não representa perigo para a Terra e o sistema solar. Devido à sua proximidade, a nuvem de gás apresenta uma oportunidade única de estudar as propriedades de uma estrutura dentro do meio interestelar, disseram os cientistas.
O meio interestelar, feito de gás e poeira que preenche o espaço entre estrelas dentro de uma galáxia, serve como matéria -prima para a formação de novas estrelas.
“Quando olhamos através de nossos telescópios, capturamos sistemas solares inteiros no ato de se formar, mas não sabemos em detalhes como isso acontece”, disse Burkhart. “Nossa descoberta de EOS é emocionante, porque agora podemos medir diretamente como as nuvens moleculares estão se formando e se dissocia, e como uma galáxia começa a transformar gás e poeira interestelares em estrelas e planetas”.
A nuvem de gás em forma de crescente está localizada a cerca de 300 anos-luz da Terra. Senta-se na borda da bolha local, uma grande cavidade cheia de gás no espaço que abrange o sistema solar. Os cientistas estimam que a EOS é vasta em projeção no céu, medindo cerca de 40 luas no céu, com uma massa cerca de 3.400 vezes a do sol. A equipe usou modelos para mostrar que deve evaporar em 6 milhões de anos.
“O uso da técnica de emissão de fluorescência ultravioleta distante pode reescrever nossa compreensão do meio interestelar, descobrindo nuvens ocultas em toda a galáxia e até os limites mais detectáveis da Cosmic Dawn”, disse Thavisha Dhararmawardena, um bolsista da Nasa Hubble na Nova York e uma Shared Autora da Nasa Hubble.
O EOS foi revelado à equipe em dados coletados por um espectrógrafo distante-ultravioleta chamado FIMS-l-lhear (um sigla para espectrógrafo de imagem fluorescente) que operava como um instrumento no STSAT-1 por satélite coreano. Um espectrógrafo distante-ultravioleta decompõe a luz de extreviação extrema emitida por um material em seus comprimentos de onda componentes, assim como um prisma com luz visível, criando um espectro que os cientistas podem analisar.
Os dados acabaram de ser divulgados publicamente em 2023, quando Burkhart se deparou com eles.
“Era como apenas esperar para ser explorado”, disse ela.
As descobertas destacam a importância de técnicas observacionais inovadoras para promover o entendimento do cosmos, disse Burkhart. Ela observou que a EOS é dominada pelo gás molecular de hidrogênio, mas é principalmente “co-escuro”, o que significa que não contém muito do material e não emite a assinatura característica detectada por abordagens convencionais. Isso explica como a EOS iludiu ser identificada por tanto tempo, disseram os pesquisadores.
“A história do Cosmos é uma história do rearranjo de átomos ao longo de bilhões de anos”, disse Burkhart. “O hidrogênio que está atualmente na nuvem de EOS existia na época do Big Bang e acabou caindo sobre nossa galáxia e se uniu perto do sol. Então, foi uma longa jornada de 13,6 bilhões de anos para esses átomos de hidrogênio”.
A descoberta se apresentou como uma surpresa.
“Quando eu estava na pós -graduação, fomos informados de que você não pode facilmente observar diretamente o hidrogênio molecular”, disse Dharmawardena, da NYU. “É meio selvagem que possamos ver essa nuvem em dados que não achamos que veríamos”.
A EOS também recebeu o nome de uma missão espacial proposta da NASA que Burkhart e outros membros da equipe estão apoiando. A missão visa ampliar a abordagem de detectar hidrogênio molecular para maiores faixas da galáxia, investigando as origens das estrelas estudando a evolução das nuvens moleculares.
A equipe está limpando dados para nuvens moleculares de hidrogênio próximas e distantes. Um estudo publicado como uma pré -impressão em Arxiv por Burkhart e outros usando o Telescópio Espacial de James Webb (JWST) relata provisoriamente encontrando o gás molecular mais distante até agora.
“Usando o JWST, podemos ter encontrado as moléculas de hidrogênio mais distantes do sol”, disse Burkhart. “Então, encontramos alguns dos mais próximos e mais distantes usando a emissão de extrevioletas”.
Outros membros da equipe científica incluíram pesquisadores de: Instituto de Tecnologia Technion-Israel, Haifa, Israel; Queen Mary University of London e University College London, ambos de Londres; Universidade de Iowa, Iowa City, Iowa; Instituto de Astronomia e Espaço da Coréia, Universidade de Ciência e Tecnologia e Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coréia, todos de Daejeon, Coréia do Sul; Instituto Max Planck para Astronomia, Heidelberg, Alemanha; Universidade do Texas em Austin, Austin, Texas; Universidade do Arizona, Tucson, Ariz.; Universidade da Califórnia, Berkeley; Université Paris Cité, Gif-sur-Yvette, França; Instituto de Ciências do Telescópio Espacial e Universidade Johns Hopkins, Baltimore; Universidade da Colúmbia Britânica, Vancouver, Canadá; Universidade de Columbia, Nova York; e o Centro de Astrofísica de Harvard-Smithsonian, Cambridge, Massachusetts.