A morfologia dos jatos em proto-estrelas

Título: Zooming into the Collimation Zone in a Massive Protostellar Jet

Autores: Carlos Carrasco-González, Alberto Sanna, Adriana Rodríguez-Kamenetzky, Luca Moscadelli, Melvin Hoare, José M. Torrelles, Roberto Galván-Madrid e Andrés F. Izquierdo

Instituição do primeiro autor: Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA-UNAM), Morelia, Mexico

Status: aceito para publicação no ApJ Letters

As estrelas não se formam silenciosamente. À medida que aglomerados de gás colapsam dentro das profundezas mais densas e frias das nuvens moleculares interestelares, os precursores das estrelas (proto-estrelas) acumulam massa de seus arredores, mas também lançam matéria a velocidades incríveis (até centenas de quilômetros por segundo!) em formações semelhantes a feixes ou cones de vento interestelar. Esses “jatos proto-estelares”, também conhecidos como “outflows” ou “ventos bipolares”, são influências poderosas no meio interestelar circundante, e acredita-se que sejam alimentados pela interação da matéria que cai sobre a proto-estrela e os campos magnéticos que cercam a proto-estrela. A natureza exata de como os jatos proto-estelares são lançados continua sendo uma área de pesquisa ativa. Um mistério particularmente indescritível é se o mecanismo físico responsável pelo lançamento desses jatos pode agir de maneira diferente dependendo da massa da proto-estrela. O artigo de hoje dá uma olhada mais de perto nos outflows de uma proto-estrela massiva, um passo crítico para a compreensão dos meandros dos estágios iniciais da formação estelar.

Figura 1: uma representação artística das origens de um jato proto-estelar envolto em poeira. Conforme o gás se acumula na proto-estrela central, um vento de alta velocidade da matéria é acelerado em um feixe perpendicular ao disco. Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / R. Ferida (SSC)

Jatos de baixa massa vs. alta massa

Estudar a origem dos jatos proto-estelares é realmente complicado. Esses jatos percorrem distâncias enormes e podem afetar seus arredores até parsecs de distância, mas se quisermos entender a física por trás de sua condução, devemos observar cuidadosamente a região de onde eles se originam, bem perto de sua proto-estrela-mãe. Infelizmente, mesmo com os radiotelescópios mais poderosos, não podemos observar até esses tipos de escalas físicas para todos, exceto um punhado de regiões de formação de estrelas próximas. Pesquisas recentes de alta resolução de regiões de formação de estrelas revelaram muitos dos detalhes de fluxos proto-estelares em torno dos precursores de estrelas de menor massa (M <8 massas solares ou mais). Estrelas mais massivas do tipo O e B, no entanto, são consideravelmente mais raras e, em astronomia, coisas mais raras tendem a estar mais distantes, em média. Isso significa que não temos muitas proto-estrelas massivas próximas para estudar e quanto mais longe a proto-estrela estiver, melhor será a resolução angular necessária para resolver os detalhes necessários para entender como esses jatos são lançados.

No entanto, acredita-se que os outflows de proto-estrelas massivas (tipo O / B) sejam notavelmente diferentes dos ventos de suas contrapartes de baixa massa. Parece que os outflows de proto-estrelas massivas são menos semelhantes a feixes (ou “colimados”) e pensa-se que eles podem ter um mecanismo físico totalmente diferente responsável pela estrutura paralela de grande escala de seus jatos. Em vez de o campo magnético local da proto-estrela ser responsável pela linearidade dos outflows semelhante a um feixe, é possível que estrelas massivas ejetem massa descontroladamente em quase todas as direções e os campos magnéticos ambientais dos arredores da proto-estrela sejam responsáveis pela colimação do feixe. É impossível determinar a verdade da questão sem observações de alta resolução das imediações de proto-estrelas massivas.

Figura 2: modelagem dos autores das cem unidades astrônomicas mais internas do jato proto-estelar massivo Cepheus A HW2. Superior esquerdo: a imagem de rádio VLA do jato proto-estelar. Os três painéis da direita mostram a construção por partes do modelo de outflow para um jato colimado, um vento cônico e a combinação de ambos. O painel inferior esquerdo mostra o modelo ajustado para se ajustar aos ângulos do outflow e às taxas de perda de massa da fonte observada.

Olhando ainda mais de perto

O artigo de hoje apresenta a maior resolução até agora para a massiva proto-estrela Cepheus A HW2, uma das proto-estrelas massivas mais próximas com um outflow conhecido. Usando o Very Large Array (VLA), os autores são capazes de resolver o funcionamento interno da origem do jato proto-estelar, em escalas de até 20 unidades astronômicas (ua). As 100 ua internas desta proto-estrela tem algumas diferenças importantes para a morfologia de suas contrapartes de baixa massa, e é visualizado na figura 2. Modelando os jatos observados, os autores caracterizam o ouflow como tendo um componente semelhante a um cone próximo à proto-estrela, bem como um componente colimado semelhante a um feixe que entra em ação em uma região mais afastada.

Figura 3: uma comparação da imagem VLA de Cepheus A HW2 (superior) com um desenho esquemático mostrando como uma distribuição desordenada de ventos proto-estelares pode ser colimada em um jato semelhante a um feixe de massa.

Os autores sugerem algumas interpretações para este sistema fascinante. Em primeiro lugar, é possível que a mesma física seja responsável pelo lançamento de jatos altamente colimados para estrelas de alta e baixa massa, mas os jatos das estrelas de alta massa tendem a se tornar colimados mais longe da proto-estrela. Em segundo lugar, pode ser que as proto-estrelas de alta massa produzam ventos mais desordenados por conta própria, soprando massa em cones largos ou mesmo esféricos, e o ambiente magnético é responsável por transformar os ventos cônicos em um belo jato semelhante a um feixe. Visto que tantas proto-estrelas massivas parecem ter fluxos desordenados, pode ser que uma estrutura de campo magnético particularmente oportuna na nuvem circundante seja necessária para produzir jatos colimados tão comumente vistos nas proto-estrelas de baixa massa. Embora este seja apenas um exemplo de outflow, ele nos traz um grande passo mais perto de compreender os misteriosos e elusivos jatos de proto-estrelas massivas.


Adaptado de Going with the Outflow escrito por H Perry Hatchfield.

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