Uma barra incandescente de ferro assombra a Nebulosa do Anel e ninguém sabe porquê.

Conhecemos a icónica Nebulosa do Anel há quase 250 anos, mas só agora os astrónomos identificaram um enorme enigma bem no seu coração.

No centro da nuvem de poeira e gás cósmicos estende-se uma estrutura gigantesca, surpreendentemente linear, em forma de barra: uma nuvem brilhante de átomos de ferro ionizado. Nunca se tinha observado nada deste género numa nebulosa - e o conjunto de características invulgares desta “barra” torna a sua origem difícil de justificar.

Uma equipa liderada por Roger Wesson, da Universidade de Cardiff (Reino Unido), espera que novas observações de outras nebulosas revelem mais destas estranhas nuvens de ferro, em número suficiente para finalmente se perceber de onde, afinal, isto veio.

A Nebulosa do Anel é uma nebulosa planetária situada a 2 570 anos‑luz, na constelação da Lira, descoberta pelo astrónomo francês Charles Messier em 1779. Apesar do nome, estas manchas luminosas no céu não têm relação com planetas: são os belos “restos” de estrelas semelhantes ao Sol quando chegam ao fim da vida.

Nessa fase final, a estrela expulsa suavemente as suas camadas exteriores, enquanto o núcleo colapsa e dá origem a uma anã branca. Como este processo é muito mais discreto do que as mortes violentas por supernova das estrelas massivas, o material ejetado consegue, muitas vezes, organizar-se em estruturas agradáveis e quase esféricas.

Existem milhares de nebulosas planetárias confirmadas (e outras tantas candidatas) na Via Láctea, pelo que os astrónomos têm uma boa noção do que é habitual encontrar. Além disso, a Nebulosa do Anel está entre as mais famosas e melhor estudadas - por isso, não era suposto ainda esconder surpresas.

E, no entanto, aqui estamos.

Como o WEAVE revelou a barra de ferro na Nebulosa do Anel

As observações foram feitas com o modo Large Integral Field Unit (LIFU) do novo instrumento WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE), instalado no Telescópio William Herschel de 4,2 metros. Este modo permite ao WEAVE captar um campo amplo numa única aquisição, oferecendo uma observação espectroscópica completa de todo o objeto.

“Embora a Nebulosa do Anel tenha sido estudada com muitos telescópios e instrumentos diferentes, o WEAVE permitiu-nos observá-la de uma forma nova, oferecendo muito mais detalhe do que antes”, diz o astrónomo Roger Wesson, da Universidade de Cardiff, no Reino Unido.

“Quando processámos os dados e percorremos as imagens, uma coisa destacou-se de forma claríssima - esta ‘barra’ até então desconhecida de átomos de ferro ionizado, no meio do anel familiar e icónico.”

Observações espectroscópicas anteriores da Nebulosa do Anel tinham sido feitas apenas com espectroscopia de fenda - isto é, analisando uma fatia fina e única da nebulosa. Assim percebe-se por que motivo a barra de ferro passou despercebida durante tanto tempo: só seria detetada se a fenda estivesse alinhada exatamente com a orientação da barra.

Mas o facto de ter escapado à deteção não é a única coisa estranha.

À primeira vista, a barra parece um jato de material a ser expelido por uma estrela - só que não é isso que os dados sugerem. Uma análise mais cuidada mostrou que a anã branca associada à Nebulosa do Anel está deslocada relativamente ao centro da barra, o que torna improvável que seja a fonte direta dos átomos de ferro.

Além disso, a cinemática não bate certo com a de um jato. As linhas de emissão ao longo de toda a extensão da barra indicam que a estrutura inteira se está a afastar de nós; não se observa o padrão esperado de dois jatos opostos, em que uma extremidade se aproximaria enquanto a outra se afastaria.

Como se isto não bastasse, a própria composição levanta ainda mais perguntas: trata-se de cerca de 14% da massa da Terra composta exclusivamente por átomos de ferro “nus”, brilhantes e ionizados (mais do que a massa de Marte), concentrados no interior de uma nebulosa - com poucas pistas sobre como ali foram parar.

Numa nebulosa, o ferro costuma estar preso na poeira, e não “solto” e ionizado. E, de forma igualmente intrigante, não há noutra parte da nebulosa qualquer emissão com a mesma geometria reta e definida da barra de ferro.

Uma hipótese é que uma grande quantidade de poeira tenha sido destruída, libertando o ferro. Esta ideia encaixa com observações do JWST, que mostram poeira em ambos os lados da barra de ferro, mas não a sobrepor-se a ela.

O problema é que não há sinais das condições normalmente necessárias para libertar ferro da poeira dentro da nebulosa. Para ionizar ferro seria preciso ou choques muito energéticos ou temperaturas extremamente elevadas - e o centro calmo e sereno da Nebulosa do Anel não apresenta indícios de nenhum destes cenários.

O comunicado de imprensa sobre a barra sugere um planeta despedaçado como explicação… mas os detritos de um planeta destruído não costumam formar uma barra limpa e reta. Além disso, deveria surgir um padrão de velocidades evidente (orbital ou de expansão) que não coincide com o observado. E haveria ainda outros elementos misturados, como magnésio e silício, que teriam aparecido nos dados.

Também é importante lembrar que não vemos a forma tridimensional completa da nuvem de ferro; a estrutura pode prolongar-se para além da nossa linha de visão - como uma tábua de madeira observada de perfil.

No fim de contas, tudo isto continua a ser um grande ponto de interrogação, sem respostas fáceis. O caminho mais promissor é procurar mais exemplos semelhantes e esperar que tragam novas pistas.

“Seria muito surpreendente se a barra de ferro no Anel fosse única”, afirma Wesson. “Por isso, esperamos que, à medida que observamos e analisamos mais nebulosas criadas da mesma forma, descubramos mais exemplos deste fenómeno, o que nos ajudará a compreender de onde vem o ferro.”

A investigação foi publicada nas Notícias Mensais da Royal Astronomical Society.