Novas ferramentas para o estudo da Formação de Estrelas e o "Grande Ciclo Cósmico"

"Todos nós somos literalmente feitos de pequenos pedaços de poeira estelar."
William Fowler

Figura 13 - O Infrared Space Observatory (ISO) em preparação para o seu lançamento em 1995. Crédito: ESA.
Como dissemos atrás, o processo de formação de uma estrela é um fenómeno que não nos está directamente acessível na banda visível do espectro electromagnético. A gestação de uma nova estrela ocorre envolto num manto de poeira densa que obscurece os estágios iniciais. Para penetrar nestes ambientes, são necessárias ferramentas adequadas, tal como telescópios equipados com instrumentos capazes de realizar observações no infravermelho, no submilímetro e no rádio. Muitas vezes, estas observações têm de ser realizadas a partir do espaço, dado que a atmosfera terrestre absorve grande parte da radiação infravermelha.

O Infrared Space Observatory (ISO) da Agência Espacial Europeia (ESA) foi uma dessas ferramentas que permitiu abrir uma nova "janela" para o espaço. Lançado em 1995, o ISO realizou, durante mais de 3 anos, inúmeras observações de extrema importância para os estudos de formação de estrelas. A detecção de água no espaço interestelar, a caracterização dos ambientes circum-estelares de muitas proto-estrelas e a observação dos ambientes frios característicos das nuvens moleculares onde as estrelas se formam estão entre os muitos resultados alcançados pelo ISO.

Figura 14 - Visão artística do HERSCHEL. Crédito: ESA.
No entanto, o ISO possuía apenas um telescópio relativamente pequeno (60 cm), pelo que a ESA planeia já o seu sucessor. Tendo sido primeiramente baptizado com o nome de FIRST (Far-Infrared and Submillimetre Telescope), agora designado HERSCHEL, em homenagem ao descobridor da radiação infravermelha, possuirá um telescópio de 3.5m de diâmetro e terá a capacidade de realizar observações numa zona mais alargada do espectro electromagnético. O seu lançamento está previsto para 2007.

Há um outro projecto observacional que está igualmente a entusiasmar a comunidade astronómica. Trata-se do Atacama Large Millimetre Array (ALMA), conjunto de 64 antenas de rádio, cada uma com 12m de diâmetro, capazes de funcionar em conjunto, usando uma técnica observacional que se designa por interferómetria. Apesar de já ser uma técnica largamente utilizada há várias décadas, sendo o exemplo mais conhecido o Very Large Array (VLA) no Novo México nos Estados Unidos com 27 antenas a funcionarem em conjunto, desta vez a envergadura do projecto é tal que se espera uma verdadeira revolução na Astronomia com a entrada em funcionamento deste conjunto de telescópios. Este projecto colossal está a ser projectado pelo European Southern Observatory para o deserto do Atacama, no Chile, um pouco mais a norte do observatório de La Silla, a cerca de 5000m de altitude. Quando estiver pronto, o ALMA permitirá aumentar em larga escala a nossa capacidade de distinguir pormenores em muitos ambientes proto-estelares, desvendando, certamente, muitos segredos ainda escondidos.

Figura 15 - Visão artística do Atacama Large Millimetre Array (ALMA). Crédito: ESO.

"O Grande Ciclo Cósmico"

Como vimos no início, as estrelas vivem e brilham devido ao consumo de hidrogénio ocorrido através de reacções termonucleares. O peso das camadas exteriores de uma estrela é suportado pela pressão da radiação gerada no inferno nuclear no centro da estrela. Enquanto se mantiver o equilíbrio entre a força da gravidade, que tende a colapsar a estrela, e a força de pressão da radiação, a estrela viverá calmamente. No entanto, este equilíbrio não se pode manter eternamente. O "combustível" das estrela é finito, pelo que, quando ele se esgota, a estrela morre. O Sol, por exemplo, possui uma massa igual a cerca de 300000 vezes a massa da Terra. Apesar da enorme taxa de consumo de hidrogénio, esta massa ainda é suficiente para que o Sol brilhe durante mais 5 mil milhões de anos.

A forma como uma estrela termina a sua vida depende da sua massa. Uma estrela típica como o Sol irá passar, depois de esgotar o seu hidrogénio, pela fase de gigante vermelha, libertando em seguida as suas camadas exteriores para o espaço. Deixará como marca da sua existência uma nebulosa planetária, e o seu núcleo central formará uma anã branca. Grande parte da sua massa será assim disseminada pelo espaço interestelar.

As estrelas de massa mais elevada morrem de uma forma mais espectacular. Depois de passarem por uma fase de super gigantes, consumindo no seu interior elementos cada vez mais pesados, aquelas com mais de 6 massas solares acabam por morrer sob a forma de uma supernova, uma explosão catastrófica capaz de produzir tanta luz como uma galáxia inteira. No centro da explosão poder-se-á formar uma estrela de neutrões ou um buraco negro.

As ondas de choque provocadas por uma supernova podem, eventualmente, comprimir uma nuvem molecular na sua vizinhança, despolentando assim a formação de mais estrelas. A morte de uma estrela pode, assim, significar o nascimento de muitas mais. Uma explosão destas é igualmente determinante para a produção de elementos pesados. De facto, sabemos hoje que todos os elementos mais pesados que o ferro foram sintetizados em explosões de supernovas.

É fascinante pensar que tudo aquilo que vemos à nossa volta foi sintetizado no interior das estrelas ou em explosões de supernovas e que o Universo é uma enorme máquina de reciclagem cósmica. O gás e a poeira a partir do qual as estrelas se formam voltam ao espaço interestelar, criando sementes para a formação de novas estrelas, fechando, assim, um ciclo a que podemos chamar "Grande Ciclo Cósmico".

As estrelas, tal como nós, nascem, vivem e morrem. E nós fazemos parte deste ciclo cósmico, pois, afinal de contas, nós próprios somos feitos de matéria produzida nas estrelas.