Sondando nossa nuvem local
Em 1957, astrônomo britânico Fred Hoyle publicou uma obra de ficção científica chamada A NUVEM NEGRA onde uma densa nuvem de gás e poeira entra no sistema solar e causa morte e destruição bloqueando a luz do Sol. Felizmente, essa nuvem interestelar era inteligente, e decidiu afastar-se das vizinhanças da Terra.

por Ken Croswell

Surpreendentemente, nos últimos 20 anos, os astrônomos têm achado que Hoyle estava, no mínimo, parcialmente correto: O Sol reside sim em uma nuvem de gás interestelar. Não é uma nuvem de alta densidade, e, certamente, não é inteligente, mas pode ajudar os astrônomos a descrever eventos recentes em nossa parte da Galáxia - incluindo uma violenta explosão no limite interno do nosso braço espiral e espalhou destroços por centenas de anos-luz (a-l) pelo espaço.

ENTRE AS ESTRELAS

O meio interestelar - o espaço entre as estrelas, é quase completamente vazio. Mesmo as tão chamadas densas nuvens interestelares, como regiões de nascimento de estrelas,como a nebulosa de Órion, passariam por um perfeito vácuo se comparada à atmosfera da Terra. Mesmo assim a vida terrestre deve sua existência a esse tênue material, pois foi a matéria interestelar que deu origem ao Sol e à Terra a 4.6 bilhões de anos atrás.

" O meio interestelar local é um lugar muito complexo", diz Fred Bruhweiler da Universidade Católica de Washington, " você pode usar essa pequena região como laboratório para investigar o processo físico básico que ocorre a distâncias muito maiores no meio interestelar".

Mesmo para padrões interestelares, a maior parte do espaço dentro de poucas centenas de anos-luz do Sol está vazio, constituindo o que os astrônomos chamam de bolha local ou cavidade local. Dentro dessa cavidade está a nuvem local, um punhado de destroços interestelares que envolve o Sol e outras estrelas próximas.

Apesar de sua proximidade, a nuvem local é difícil de estudar, em parte porque é muito tênue. "Se você visse a nuvem local de longe", diz Barry Welsh da Universidade Católica em Berkeley" você veria uma coisa insignificante,é muito difusa. Chamá-la de nuvem é talvez um erro, é como uma penugem de algodão." As melhores suposições põem a densidade da nuvem em 0,2 átomos por cm3, muito mais denso que a cavidade da nuvem local mas muito menos que os milhares de átomos por cm3 que formam as mais densas nuvens interestelares e menos ainda que os 25 bilhões de bilhões de átomos/cm3 da atmosfera terrestre. A temperatura da nuvem é somente 8000K, muito mais fria que a quente e tênue região que a envolve.

A nuvem local também é muito difícil de estudar por que os astrônomos não podem olhá-la de fora. Eles estudam observando as estrelas próximas. Os poucos átomos da nuvem local entre a Terra e essas estrelas absorvem pouca quantidade de sua luz (das estrelas) criando características de absorção nos espectros dessas estrelas.

De fato, foi assim que a nuvem foi descoberta no final dos anos 70 e começo dos 80. Infelizmente, apesar da nuvem local envolver dúzias de estrelas próximas, somente as mais brilhantes - como Alfa do Centauro e Sirius (Alfa do Cão Maior)- fornecem luz suficiente para que os astrônomos possam detectar as sutis características de absorção da nuvem local.

Os astrônomos podem pesquisar a nuvem local apenas naquelas direções em que há estrelas brilhantes próximas.

Por exemplo, as mais próximas estrelas na direção e além de Sírius e Procyon estão a centenas de anos-luz de distância, e tais distantes estrelas revelam pouco a respeito da nuvem local, porque qualquer absorção interestelar em seu espectro pode ter origem em material muito mais distante.

Por causa desses obstáculos, os astrônomos têm , no máximo, uma grosseira imagem da nuvem local.
Em algumas direções, ela parece se estender por 30 a-l , mas em outras, por apenas poucos a-l de comprimento.

Durante a década de 80, uma equipe de franceses liderada por Rosine Lallement, descobriu que a nuvem é parte de um complexo de nuvens interestelares próximas que estão se movendo levemente em diferentes direções.

O Sol parece estar próximo à margem do complexo de nuvens. Para entender isso, imagine-se vendo o Sol "de cima" do plano do disco, com o Sol no centro de um relógio gigante. O centro da Galáxia está na direção das seis horas e a seção mais próxima da borda do disco está à 12 horas. A Galáxia está girando na direção horária em direção à 3 horas.

O material interestelar não parece se estender muito além de Sírius ( 8,5 a-l) e Procyon (11.4 a-l) nas direções de 10 e 11 horas, respectivamente, já que as estrelas mais distantes além destas, mostrarem mais absorção interestelar que Sírius e Procyon. Ao contrário, a maior parte do material interestelar se
localiza aproximadamente na direção de 4 a 5 horas.

Tanto o complexo da nuvem e quanto o Sol estão se movendo. A partir do efeito Doppler das características da absorção produzidas pela nuvem local e suas vizinhanças, os astrônomos tem deduzido que a nuvem local está se movendo na direção de 1 hora. O Sol, no entanto, se move para as 4 horas. Pelo fato da maior parte do material interestelar se localizar a 5 ou 6 horas, o Sol deve estar se aproximando das regiões onde o gás é mais denso.

Em junho de 1996, Priscilla Frisch, da Universidade de Chicago, chegou à conclusão que o Sistema Solar pode estar em perigo daqui a uns 50.000 anos, se encontrar com um pedaço mais denso do material interestelar. No momento, o Sol protege a Terra de partículas de alta-energia vindas de fora, pois o vento solar forma uma bolha protetora que envolve todos os planetas. Uma densa região da nuvem local, no entanto, pode comprimir esse escudo de forma que ele deixaria de envolver a Terra, expondo o planeta à radiação mortal. Essa notícia gerou manchetes alarmantes no jornais. Tanto Welsh, quanto Bruhweiler, no entanto, descartam essa possibilidade, pois dizem não ainda haver nenhuma evidência para densas concentrações no complexo de nuvens local.

De grande interesse, é a história colorida da nuvem - que estende-se por milhões de anos, centenas de anos luz, e preenche toda a região da associação Scorpius-Centaurus, o mais próximo grupo de massivas estrelas produtoras de supernovas. Estas estrelas estão só a 400 a 500 a-l da Terra na direção das 7 horas, na borda interna do braço espiral de Órion, tais como Rigel e Betelgeuse.

A associação Scorpius-Centaurus abriga as quentes, brilhantes e azuis estrelas B em Scorpius e Centaurus, bem como estrelas B vizinhas às constelações de Ophiucus, Lupus e Crux. O membro mais conhecido, porém, é a avermelhada Antares, a estrela mais brilhante da constelação de Scorpius, que evoluiu para uma supergigante tipo M e está prestes a explodir.

"Uma estrela massiva explodiu em algum lugar da associação Scorpius-Centaurus entre 2 e 3 milhões de anos atrás," diz Bruhweiller. "Nós estamos na orla externa desse complexo gasoso em expansão, portanto a nuvem local é, na verdade, um pedaço de antigos remanescentes de supernova." De fato, a nuvem local está se afastando da associação Scorpius-Centaurus.

Apesar das supernovas marcarem a morte das estrelas, elas ejetam elementos como oxigênio e ferro, sem os quais os seres vivos [human being ] não existiriam. Porém, Bruhweiller diz que esses preciosos elementos constituem apenas uma fração da nuvem local. A nuvem tem varrido os átomos interestelares em sua jornada. O material varrido, diluído nos elementos pesados abrigados pelas nebulosa, portanto a nuvem agora se consiste principalmente de hidrogênio e hélio, os dois mais leves e comuns elementos da Galáxia. Ao contrário, a atual velocidade da nuvem reflete o seu efeito varredura: Supernovae emitindo partículas a milhares de quilômetros por segundo, mas o material interestelar freou tanto a nuvem local que esta agora viaja a vagarosos 18 quilômetros por segundo.

O estado ionizado do gás da nuvem local é um indício da violenta história da nuvem. Um átomo neutro de hidrogênio consiste em um próton e um elétron, que precisa de muita energia para se separar. Mas o hidrogênio na nuvem local está parcialmente ionizado, o que significa que alguns prótons fora separados de seus elétrons.

Normalmente, apenas a luz extrema ultravioleta tem energia suficiente para ionizar o hidrogênio. Tal radiação, que é emitida por estrelas azuis quentes, é barrada pela atmosfera terrestre. Em 1992, a NASA lançou o Explorador de Ultravioleta Extremo ( Extreme Ultraviolet Explorer - EUVE) um satélite que tem surpreendido os astrônomos por localizar a estrela que, mais do que outra, é responsável por ionizar a nuvem local de hidrogênio.

Essa estrela revelou-se ser Adhara, ou Epsilon Canis Majoris, uma gigante tipo B2 que está a 600 anos-luz de distância. Está na direção das 10 horas, 70 vezes
mais distante que Sírius.

Welsh esperava que nessa direção houvesse um campo promissor para a busca do EUVE [Welsh has expected that direction to prove a promising hunting ground for EUVE] por que um longo túnel se estende por mais de mil anos-luz distante do Sol. Esse túnel está praticamente destituído de gás hidrogênio neutro, que absorve radiação ultravioleta extrema com ferocidade.

Mas Adhara permanecia uma grande surpresa. "EUVE observou Adhara," relembra Welsh, "e a estrela superou a contagem. De fato, isso quase provocou o desligamento dos detectores do satélite, pois a contagem era muito alta. Ninguém esperava isso." Além do Sol, Adhara revelou-se ser a mais brilhante fonte de radiação ultravioleta extremo do céu inteiro, mesmo que milhões de outras estrelas estejam mais próximas da Terra. Na luz visível, Adhara não é nenhum espetáculo. Com magnitude 1.5, é a 22ª mais brilhante estrela do céu noturno.

Adhara não é muito conhecida por que é ofuscada por outra estrela em Cão Maior, Sírius.

Adhara deve seu extremo brilho ultravioleta a três fatores. " É uma combinação única," diz Welsh: "Acontece que Adhara se localiza nesse túnel de gás de extrema baixa-densidade; é uma estrela tipo B2, então é quente o bastante para emitir fluxo de ultravioleta extrema; e isso é 10 a 30 vezes mais fluxo de ultravioleta extrema do que previa a teoria. Agora se você colocar Adhara em qualquer lugar no céu - fora do túnel - nós não a veríamos em ultravioleta extremo."

O grande poder de Adhara se estende diretamente para a nuvem local. Em 1995, Welsh e seu colega John Vallerga noticiaram que a radiação ionizada de Adhara é 7 vezes mais forte que a de todas as outras estrelas juntas. De acordo com Vallerga e Welsh, Adhara sozinha detém entre 15% a 19% do hidrogênio ionizado da nuvem local.

O estado real do hidrogênio ionizado da nuvem local, porém, é atualmente desconhecido. Bruhweiller diz que ela pode ser muito maior, cerca de 40%, o que poderia significar que algo mais é responsável. Esse algo mais, ele suspeita, foi a supernova que, inicialmente, atirou a nuvem em nossa direção. Além de
emitir luz ultravioleta extrema, a supernova #colidiu-se# com o gás, o que ionizou o hidrogênio. A nuvem é tão tênue que, apesar de vários milhões de anos terem se passado desde a explosão, muitos de seus elétrons ainda não encontram prótons para se reunir.

Depois do hidrogênio, o elemento mais comum na nevem local é o hélio, que é mais difícil de ionizar. Isso, diz Bruhweiler, provém maiores evidências para supernova Scorpius-Centaurus, já que Adhara e outras estrelas não podem ionizar muito hélio.

No entanto, Bruhweiler admite muitas incertezas. "Supernovae são as únicas culpadas," ele diz, "mas há a possibilidade de estarmos caçando o coelho errado.

Geminga é um pulsar a cerca de 500 a-l na mesma direção de Adhara e algumas pessoas sugerem que poderia ser muito jovem, talvez muito mais nova que a supernova que ocorreu na associação S-C." Porém a supernova que produziu o pulsar Geminga centenas de anos atrás não criou a nuvem local - a nuvem está se movendo na direção oposta a ela - a supernova pode ajudar a ionizá-la.

Comprovando Nossa Nuvem Local

Apesar dos astrônomos estarem aprendendo muito sobre a nuvem local, seu tamanho, forma e estado ionizado se mantém pobremente determinado. Os astrônomos sabem que o futuro da nuvem é curto, por que ela é muito mais fria que o gás que a envolve. "É algo como jogar um cubo de gelo na água," diz Bruhweiler. " Certamente, o cubo derrete. A nuvem local está embebida em gás quente, e está evaporando. Se nós esperarmos 10 milhões de anos, a nuvem local não estará mais aqui."

Isto continua dando aos astrônomos muito tempo para estudar a nuvem local e os indícios que ela guarda em relação à história de parte de nossa Galáxia. Algum dia, talvez daqui a 10 ou 20 anos, a armada de telescópios e satélites esquadrinhando a nuvem local de Perto da Terra possa receber ajuda de 4 sondas - Pioneers 10 e 11, e Voyager 1 e 2 - que estão viajando pelo espaço. Algum dia elas deixaram os domínios do Sistema Solar e alcançarão a nuvem local. Se sobreviverem até lá, estarão aptas a estudar (sample=amostra) a nuvem diretamente e transmitir seus dados para a Terra.

Enquanto isso, questões persistem a respeito da natureza da nuvem local. " A maioria dos astrônomos acha que nós sabemos tudo que está acontecendo na Galáxia, mas eu diria que não temos nem mesmo um modelo satisfatório do que está acontecendo na porta ao lado," diz Welsh."Precisamos focalizar em nossa própria porta tanto quanto no final do Universo."