Qual é o lugar mais frio do universo?

O lugar mais frio do universo é a Nebulosa do Bumerangue, uma nebulosa protoplanetária a aproximadamente 5.000 anos-luz da Terra em direção à constelação Centaurus, o Centauro. Também conhecida como “Nebulosa da Gravata Borboleta”, as temperaturas deste objeto chegam a -272 ºC — ou seja, menos de 1 ºC acima do zero absoluto, o menor limite para as temperaturas. Além disso, esta nebulosa é o único objeto conhecido mais frio que a radiação cósmica de fundo, deixada pelo Big Bang.

Se você pudesse viajar para qualquer lugar no universo, acabaria encontrando várias fontes de calor; portanto, quanto mais afastado estiver delas, mais frio fica. Por exemplo, devido à distância que está do Sol, a Terra tem temperaturas médias de 26 ºC graças à nossa atmosfera; na ausência dela, a temperatura aqui provavelmente seria quase 50 ºC mais fria.

O lugar mais frio do universo fica a aproximadamente 5.000 anos-luz (Imagem: Reprodução/NASA, ESA/S. Beckwith (STScI)/HUDF Team)

Imaginando que pudesse se afastar mais, você perceberia que o calor da luz do Sol fica cada vez menos capaz de alcançar os objetos — Plutão que o diga, já que as temperaturas por lá ficam em, aproximadamente, -229 ºC. Ao pensar em lugares ainda distantes, temos as nuvens moleculares, objetos frios que viajam solitários pela galáxia e têm temperaturas a algumas dezenas de graus Kelvin acima do zero absoluto.

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Mesmo assim, nenhum destes objetos se comparam à Nebulosa do Bumerangue, uma nebulosa protoplanetária considerada o lugar mais frio que conhecemos no universo.

O lugar mais frio do universo

Como muitos dos locais mais frios que conhecemos estão no interior de laboratórios, é até difícil dizer ao certo qual é o lugar mais frio do universo. Mesmo assim, a Nebulosa do Bumerangue não deixa nada a desejar quanto o assunto é frio: embora não possamos enviar um termômetro até ela para coletar medidas, análises espectrais indicam que, por lá, as temperaturas chegam a -272 ºC.

Nebulosa do Bumerangue observada em comprimentos de onda da luz visível, com o telescópio espacial Hubble (Imagem: Reprodução/ HubbleSite.org)

Portanto, a nebulosa mal chega a um grau (tanto centígrado quanto Kelvin) acima do zero absoluto, de -273,15 ºC ou 0 K. Este nome é dado à menor temperatura que algum corpo pode chegar no universo. Na física, a temperatura mede o movimento dos átomos como um reflexo da energia deles; logo, o zero absoluto é o ponto em que os átomos do corpo estão em repouso, e não há mais energia cinética que possa ser extraída dali.

Outra forma de entender o frio desta nebulosa é considerando a radiação cósmica de fundo (“CMB”, na sigla em inglês). Resumidamente, esta é uma radiação “fóssil” liberada logo após o Big Bang, e representa o mais longe que qualquer telescópio consegue enxergar. A CMB mede -270,4 ºC, o que torna a Nebulosa do Bumerangue alguns décimos mais fria que a radiação.

Como é formada por uma estrela chegando ao fim de sua vida, esta nebulosa nebulosa protoplanetária está expelindo suas camadas externas, perdendo massa cerca de 100 vezes mais rápido que outras em processos parecidos — segundo informações da NASA, ela perdeu cerca de 1,5 massa solar nos últimos 1.500 anos. Ao expelir suas camadas gasosas à taxa de 165 km/s, a Nebulosa do Bumerangue está também perdendo grande quantidade de energia térmica.

Como a Nebulosa do Bumerangue foi descoberta?

A Nebulosa do Bumerangue foi observada pelos astrônomos Keith Taylor e Mike Scarrott que, em 1980, trabalharam com um telescópio em solo do observatório Siding Spring, na Austrália. Na época, eles não sabiam que tinham observado o lugar mais frio do universo, mas notaram que o objeto era formado por dois lóbulos assimétricos, que sugeriam uma forma curva,parecida com a de um bumerangue — daí o apelido.

Nebulosa observada através do telescópio ALMA, no Chile, em laranja; já em azul, uma imagem do telescópio Hubble aparece sobreposta (Imagem: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/R. Sahai)

Já em 1998, o telescópio espacial Hubble revelou novos detalhes dela e mostrou que, na verdade, o formato dela lembrava mais o de uma gravata-borboleta do que a de um bumerangue. Os novos dados mostraram arcos difusos e filamentos misturados com o interior do gás difuso nos lóbulos da nebulosa, algo bem diferente do que se costuma observar em nebulosas planetárias.

Só que, antes mesmo destes novos dados da forma da nebulosa, o astrônomo Raghvendra Sahai já estava trabalhando em seus estudos sobre ela. Ele previu a existência de regiões frias na nebulosa e descreveu sua teoria em um artigo, aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal. Segundo Sahai, o vento emitido pela estrela poderia se expandir rapidamente conforme fluía para fora diminuindo a temperatura enquanto isso.

Devido às condições das camadas externas da estrela da nebulosa, a matéria expelida vai para mais longe, em direção ao meio que envolve o objeto. Ali, ela se expande e esfria muito mais rapidamente do que a radiação ao redor (como aquela vinda das outras estrelas e até da radiação cósmica do fundo), consegue aquecer. Depois, em 1995, uma equipe de pesquisadores liderada pelo astrônomo utilizou o telescópio Swedish-ESO Submillimetre Telescope para testar a teoria, que explicaria as temperaturas da nebulosa.

Representação da radiação cósmica de fundo, com diferentes temperaturas (Imagem: Reprodução/NASA/ WMAP Science Team)

Eles acabaram com uma estimativa da temperatura dela, e a medida foi confirmada por astrônomos que a observaram em 2013. Já em 2017, Sahai publicou um estudo que explicava o porquê de todo aquele frio: as baixas temperaturas dela vinham de uma gigante vermelha morrendo, expulsando gases a altíssimas velocidades talvez em função de interações gravitacionais com alguma estrela vizinha. “A única forma de ejetar tanta massa a velocidades tão extremas é a energia gravitacional de duas estrelas em interação, que explicaria as propriedades enigmáticas do fluxo extremamente frio”, disse ele, na ocasião.

O nascimento da Nebulosa do Bumerangue

A Nebulosa do Bumerangue é uma jovem nebulosa protoplanetária nascida de uma estrela em seu centro, se aproximando do fim de sua vida. Conforme estrelas parecidas com o Sol queimam o hidrogênio em seu núcleo e o transformam em hélio, através da fusão nuclear, a luminosidade delas aumenta; como não conseguem gerar calor suficiente para sustentar seu peso, o hidrogênio que sobrou começa a ser comprimido nas camadas fora do núcleo.

Essa compressão gera mais energia e “incha” a estrela, expandindo suas camadas mais externas. Assim, apesar de estar mais luminosa, os gases dela esfriam e a estrela fica mais avermelhada — daí o nome “gigante vermelha”. Então, conforme suas reservas restantes de combustível acabam, chegará um momento em que o núcleo da estrela colapsará, enquanto suas camadas externas são expelidas pelo espaço.

As nebulosas protoplanetárias representam etapas intermediárias entre as gigantes vermelhas e eventuais nebulosas planetárias e/ou anãs brancas (Imagem: Reprodução/ESA/Hubble and NASA)

O núcleo se torna uma anã branca, uma estrela “morta” e bastante densa, com altíssima temperatura. Ela emite luz ultravioleta que interage com as camadas externas ao redor dela e as torna visíveis, como belas nebulosas planetárias. Já a nebulosa recém-formada continua em expansão, mas desaparecerá eventualmente, deixando somente a anã branca para trás.

Você deve ter percebido que, no fim das contas, o nome “nebulosa protoplanetária” não tem relação alguma com planetas. Estes objetos receberam este nome porque foram descobertos através de observações com telescópios pequenos, menos potentes que aqueles de hoje, e causaram a impressão de serem parecidos com planetas distantes.

Fonte: Via: Space.com, ESA, Northrop Grumman, Live Science, Starts with a Bang

Fonte feed: canaltech.com.br

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