O que é uma nebulosa e como ela se forma?

A palavra “nebulosa” vem do termo em latim para “nuvem” e designa nuvens de gás e poeira grandes e massivas no espaço. Algumas delas podem ser formadas pela matéria que certas estrelas expelem ao fim de suas vidas — como aquelas que explodem em supernovas, por exemplo. Há, ainda, nebulosas que formam novas estrelas em seu interior, atuando como grandes berçários cósmicos.

• Como as estrelas morrem? Entenda os diferentes tipos de ciclo estelar
• Por que o espaço é escuro se o Sol ilumina todo o Sistema Solar?

No passado, praticamente qualquer objeto que estivesse fora do Sistema Solar e tivesse aparência difusa, diferente do típico ponto luminoso das estrelas, já podia ser considerado uma nebulosa. Isso ocorria em um período em que os instrumentos utilizados não permitiam observá-los em detalhes; como resultado, surgiram classes como “nebulosas galácticas”, que descreviam o que hoje conhecemos somente como "galáxias".

Hoje, já se considera que as nebulosas existem em meio ao espaço interestelar. Trata-se do espaço existente entre as estrelas, ocupado por gases na forma atômica e molecular, poeira e raios cósmicos. Algumas delas são brilhantes o suficiente para serem observadas a olho nu — por exemplo, a Nebulosa de Órion é uma delas, localizada entre as estrelas que formam a espada da constelação do caçador.

O que é uma nebulosa?

Os cientistas e astrônomos já sabe que o espaço não é, na verdade, puro vácuo. Isso porque há as partículas de gás e poeira que formam o meio interestelar; cerca de 99% dele é formado por gás, sendo que cerca de 75% de sua massa vem do hidrogênio, e os 25%, do hélio. O gás interestelar conta, em partes, com átomos neutros, moléculas, além de íons e elétrons, partículas carregadas que formam o plasma.

Apesar de o gás interestelar ser bem disperso no espaço, a quantidade de matéria que o forma vai se acumulando nos espaços entre as estrelas; se houver atração gravitacional suficiente entre estas nuvens de matéria, elas vão se agrupar em bolsões densos, até que chegará um momento em que vão colapsar, formando novas estrelas e sistemas planetários.

Já as nebulosas nascem quando partes do meio interestelar se juntam em regiões densas, até colapsarem. Este processo pode dar origem a novas estrelas no meio da matéria em colapso, cuja radiação ionizante ultravioleta faz com que os gases ao redor brilhem em comprimentos de onda da luz visível. Por exemplo, considere a nebulosa Carina: ali, estrelas jovens e quentes esculpem as paredes da nebulosa com ventos estelares.

As regiões de menor densidade da nebulosa se rompem, enquanto as mais densas resistem e podem ser vistas como pilares espessos; é no interior destas colunas que ocorre a formação de novas estrelas. Grande parte das nebulosas é grande, alcançando algumas centenas de anos-luz de diâmetro — mas, curiosamente, elas não são tão densas quanto parecem: uma nebulosa com tamanho parecido com o da Terra pesaria apenas alguns quilos.

De forma geral, as nebulosas têm composição química uniforme, mas a aparência delas pode variar bastante dependendo tanto da temperatura quanto da densidade e distribuição da matéria delas em relação ao observador.

Conheça, abaixo, os tipos destas nuvens:

Nebulosas de emissão

As nebulosas de emissão são nuvens brilhantes de gás ionizado que, como sugerido pelo nome, emitem luz própria em comprimentos de luz visível. Geralmente, as nebulosas de emissão são formadas por uma nuvem de gás interestelar, cujos átomos neutros de hidrogênio são ionizados por estrelas jovens e de altíssima temperatura, cuja radiação ultravioleta "rouba" elétrons dos átomos de hidrogênio.

Com isso, eles emitem brilho na parte vermelha do espectro magnético; por isso, a menos que sejam extremamente brilhantes, é complciado vê-las ou fotografá-las. A maioria das nebulosas de emissão fica em regiões de formação estelar, sob intensa ação da radiação quente e energética de estrelas "bebês".

Nebulosas de reflexão

Já as nebulosas de reflexão são aquelas que refletem ou dispersam a luz de uma estrela próxima; o resultado deste processo é belíssimo, com a luz da estrela sendo refletida pelo gás. Na maioria das vezes, estas nebulosas têm aparência azulada. Isso acontece por causa da dispersão da luz azul, cujo comprimento de onda permite que seja refletida mais facilmente na poeira da nebulosa.

Normalmente, as nebulosas de reflexão mais brilhantes são iluminadas por estrelas do tipo B, conhecidas por serem bastante brilhantes; contudo, elas não são tão quentes quanto as estrelas do tipo O, capazes de ionizar o hidrogênio da nuvem.

Nebulosas escuras

Quando as nuvens interestelares chegam a altas concentrações de poeira, elas dispersam e absorvem toda a luz visível, ficando opacas aos comprimentos de onda da luz óptica. Assim, estas nuvens densas e frias bloqueiam a luz vinda de objetos luminosos por trás delas. Por isso, as nebulosas escuras ficam bastante evidentes quando aparecem em frente às nebulosas de emissão ou alguma região rica em estrelas.

Devido à poeira, as nebulosas escuras podem emitir radiação infravermelha, e têm temperaturas que permitem a formação de moléculas de hidrogênio, originando novas estrelas. Quando são observadas, elas aparecem como formas escuras irregulares no céu.

Remanescentes de supernova

Lembra que mencionamos acima que algumas nebulosas podem ser formadas por estrelas que explodem em supernovas? Pois é, estas são conhecidas como “remanescentes de supernova”. Elas são nebulosas difusas em expansão, que surgem quando estrelas massivas de vida curta implodem em seus núcleos e expelem suas camadas mais externas. Quando isso acontece, a explosão deixa para trás uma estrela de nêutrons envolvida por uma nuvem de gás e poeira, ionizada pela energia da explosão.

Há diversos tipos de remanescentes e eles são de enorme importância para a compreensão das galáxias, porque aquecem o meio interestelar, distribuem elementos pesados e aceleram raios cósmicos. Este tipo de nebulosa dificilmente pode ser observado na luz visível, mas é uma fonte poderosa de emissões raios X e de ondas e rádio.

Nebulosas planetárias

Estes objetos também estão relacionados a estrelas, mas neste caso, são as menos massivas — como o nosso Sol, por exemplo. Quando chegam ao fim de suas vidas, estas estrelas se tornam gigantes vermelhas, uma fase em que expelem lentamente suas camadas mais externas; quando perdem material suficiente, a temperatura da estrela — que, nesta etapa, é chamada “anã branca” — aumenta e ela emite radiação ultravioleta, que ioniza o material liberado. Assim, o envelope gasoso é a nebulosa planetária.

O nome que parece relacionar estas nebulosas a planetas foi cunhado pelo astrônomo William Herschel, que havia acabado de descobrir Urano e considerou que as nebulosas planetárias eram parecidas com o gigante gasoso. Vale lembrar que esta classe inclui também as nebulosas protoplanetárias. Este nome é dado a objetos passando por uma fase breve da evolução estelar, que ocorre antes de a estrela expandir suas camadas externas para se tornar uma nebulosa planetária.

Fonte: NASA, Britannica (1, 2), Universe Today, Swinburne University (1, 2)