Campo magnético helicoidal envolvendo nuvem molecular em Orion. Crédito da imagem: NRAO / AUI / NSF Clique para ampliar
Os astrônomos anunciaram hoje (quinta-feira, 12 de janeiro) o que pode ser a primeira descoberta de um campo magnético helicoidal no espaço interestelar, enrolado como uma cobra em torno de uma nuvem de gás na constelação de Orion.
"Você pode pensar nessa estrutura como um Slinky gigante e magnético envolto em uma longa nuvem interestelar semelhante a um dedo", disse Timothy Robishaw, estudante de astronomia da Universidade da Califórnia, em Berkeley. “As linhas do campo magnético são como elásticos esticados; a tensão aperta a nuvem em sua forma filamentar. ”
Os astrônomos há muito esperam encontrar casos específicos nos quais as forças magnéticas influenciam diretamente a forma das nuvens interestelares, mas, de acordo com Robishaw, "os telescópios ainda não cumpriram a tarefa ... até agora".
As descobertas fornecem a primeira evidência da estrutura do campo magnético em torno de uma nuvem interestelar em forma de filamento, conhecida como Nuvem Molecular de Orion.
O anúncio de hoje por Robishaw e Carl Heiles, professor de astronomia da UC Berkeley, foi feito durante uma apresentação na reunião da American Astronomical Society em Washington, D.C.
As nuvens moleculares interestelares são o berço das estrelas, e a Nuvem Molecular de Orion contém dois desses viveiros estelares - um no cinturão e outro na espada da constelação de Orion. Nuvens interestelares são regiões densas embutidas em um meio externo de densidade muito mais baixa, mas as nuvens interestelares “densas” são, para os padrões da Terra, um vácuo perfeito. Em combinação com as forças magnéticas, é o tamanho grande dessas nuvens que produz gravidade suficiente para juntá-las e formar estrelas.
Os astrônomos sabem há algum tempo que muitas nuvens moleculares são estruturas filamentosas cujas formas são suspeitas de serem esculpidas por um equilíbrio entre a força da gravidade e os campos magnéticos. Ao criar modelos teóricos dessas nuvens, a maioria dos astrofísicos os tratou como esferas, em vez de filamentos semelhantes a dedos. No entanto, um tratamento teórico publicado em 2000 pelos drs. Jason Fiege e Ralph Pudritz, da Universidade McMaster, sugeriram que, quando tratadas adequadamente, as nuvens moleculares filamentosas deveriam exibir um campo magnético helicoidal ao redor do longo eixo da nuvem. Esta é a primeira confirmação observacional dessa teoria.
"Medir campos magnéticos no espaço é uma tarefa muito difícil", disse Robishaw, "porque o campo no espaço interestelar é muito fraco e porque existem efeitos sistemáticos de medição que podem produzir resultados errôneos".
A assinatura de um campo magnético apontando para ou para longe da Terra é conhecida como efeito Zeeman e é observada como a divisão de uma linha de radiofrequência.
"Uma analogia seria quando você estiver escaneando o rádio e tiver a mesma estação separada por um pequeno espaço em branco", explicou Robishaw. "O tamanho do espaço em branco é diretamente proporcional à força do campo magnético no local no espaço onde a estação está sendo transmitida."
O sinal, neste caso, está sendo transmitido a 1420 MHz no mostrador de rádio por hidrogênio interestelar - o átomo mais simples e mais abundante do universo. O transmissor está localizado a 1750 anos-luz de distância na constelação de Orion.
A antena que recebeu essas transmissões de rádio é o Green Bank Telescope (GBT) da National Science Foundation, operado pelo Observatório Nacional de Radioastronomia. O telescópio, com 148 metros de altura e um prato de 100 metros de diâmetro, está localizado na Virgínia Ocidental, onde 13.000 milhas quadradas foram reservadas como Zona Silenciosa da Rádio Nacional. Isso permite que os astrônomos de rádio observem ondas de rádio vindas do espaço sem interferência de sinais artificiais.
Usando o GBT, Robishaw e Heiles observaram ondas de rádio ao longo de fatias através da Nuvem Molecular de Orion e descobriram que o campo magnético inverteu sua direção, apontando para a Terra no lado superior da nuvem e para longe no fundo. Eles usaram observações anteriores da luz das estrelas para inspecionar como o campo magnético na frente da nuvem é orientado. (Não há como obter informações sobre o que está acontecendo atrás da nuvem, uma vez que a nuvem é tão densa que nem a luz óptica nem as ondas de rádio podem penetrá-la.) Quando combinaram todas as medidas disponíveis, surgiu a imagem de um padrão de saca-rolhas envolvendo a nuvem .
"Esses resultados foram incrivelmente emocionantes para mim por várias razões", disse Robishaw. "Existe o resultado científico de uma estrutura de campo helicoidal. Então, há uma medida bem-sucedida: esse tipo de observação é muito difícil e levou dezenas de horas no telescópio apenas para entender como esse enorme prato responde às ondas de rádio polarizadas que são a assinatura de um campo magnético ".
Os resultados dessas investigações sugeriram a Robishaw e Heiles que o GBT não é apenas incomparável entre os grandes radiotelescópios para medir campos magnéticos, mas é o único que pode detectar com segurança campos magnéticos fracos.
Heiles alertou que há uma explicação alternativa possível para a estrutura observada do campo magnético: o campo pode estar em volta da frente da nuvem.
"É um objeto muito denso", disse Heiles. “Também acontece dentro da concha oca de uma onda de choque muito grande que se formou quando muitas estrelas explodiram na constelação vizinha de Eridanus.”
Aquela onda de choque teria carregado o campo magnético junto com ele, disse ele, “até atingir a nuvem molecular! As linhas do campo magnético seriam esticadas na face da nuvem e enroladas nas laterais. A assinatura dessa configuração seria muito semelhante à que vemos agora. O que realmente nos convence de que este é um campo helicoidal é que parece haver um ângulo de inclinação constante para as linhas de campo na face da nuvem. ”
No entanto, a situação pode ser esclarecida por mais pesquisas. Robishaw e Heiles planejam estender suas medidas nessa nuvem e em outras pessoas usando o GBT. Eles também colaborarão com colegas canadenses para usar a luz das estrelas para medir o campo na face desta e de outras nuvens.
"A esperança é fornecer evidências suficientes para entender qual é a verdadeira estrutura deste campo magnético", disse Heiles. “Um entendimento claro é essencial para entender verdadeiramente os processos pelos quais as nuvens moleculares formam estrelas na galáxia da Via Láctea.”
A pesquisa foi apoiada pela National Science Foundation.
