Esta é a impressão artística de uma jovem estrela cercada por um disco de gás e poeira. Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para estudar o disco em torno de uma estrela jovem e de massa muito baixa conhecida como ISO-ChaI 147. Os resultados revelam a química de hidrocarbonetos mais rica vista até à data num disco protoplanetário. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Usando o Telescópio Espacial James Webbos cientistas descobriram uma rica variedade de moléculas de carbono num disco protoplanetário em torno de uma estrela de baixa massa, sugerindo um tipo único de ambiente de formação de planetas que poderia levar à criação de planetas pobres em carbono.
Uma equipe internacional de astrônomos estudou o disco de gás e poeira em torno de uma estrela jovem e de massa muito baixa usando NASATelescópio Espacial James Webb (JWST). Os resultados revelam o maior número de moléculas contendo carbono observadas em tal disco até o momento. Estas descobertas têm implicações para a composição potencial de quaisquer planetas que possam formar-se em torno desta estrela.
Implicações para a formação do planeta
Os planetas rochosos têm maior probabilidade do que os gigantes gasosos de se formarem em torno de estrelas de baixa massa, o que os torna os planetas mais comuns em torno das estrelas mais comuns na nossa galáxia. Pouco se sabe sobre a química desses mundos, que podem ser semelhantes ou muito diferentes da Terra. Ao estudar os discos a partir dos quais esses planetas se formam, os astrónomos esperam compreender melhor o processo de formação planetária e as composições dos planetas resultantes.
Os discos de formação de planetas em torno de estrelas de massa muito baixa são difíceis de estudar porque são menores e mais fracos do que os discos em torno de estrelas de grande massa. Um programa chamado MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) visa usar os recursos exclusivos de Webb para construir uma ponte entre o inventário químico dos discos e as propriedades dos exoplanetas.
“Webb tem melhor sensibilidade e resolução espectral do que os telescópios espaciais infravermelhos anteriores”, explicou o autor principal Aditya Arabhavi, da Universidade de Groningen, na Holanda. “Essas observações não são possíveis da Terra, porque as emissões do disco são bloqueadas pela nossa atmosfera.”
O espectro da estrela ISO-ChaI 147 revelado pelo MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra a química de hidrocarbonetos mais rica vista até hoje em um disco protoplanetário, consistindo de 13 moléculas contendo carbono. Isto inclui a primeira detecção extrassolar de etano (C2H6). A equipe também detectou com sucesso etileno (C2H4), propino (C3H4) e o radical metila CH3, pela primeira vez em um disco protoplanetário. Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
Descobertas inovadoras em química exoplanetária
Num novo estudo, esta equipa explorou a região em torno de uma estrela de massa muito baixa conhecida como ISO-ChaI 147, uma estrela com 1 a 2 milhões de anos que pesa apenas 0,11 vezes mais que o Sol. O espectro revelado pelo MIRI de Webb mostra a química de hidrocarbonetos mais rica vista até à data num disco protoplanetário – um total de 13 moléculas diferentes contendo carbono. As descobertas da equipe incluem a primeira detecção de etano (C2H6) fora do nosso sistema solar, bem como etileno (C2H4), propino (C3H4) e o radical metila CH3.
“Essas moléculas já foram detectadas em nosso sistema solar, como em cometas como 67P/Churyumov–Gerasimenko e C/2014 Q2 (Lovejoy)”, acrescentou Arabhavi. “Webb permitiu-nos compreender que estas moléculas de hidrocarbonetos não são apenas diversas, mas também abundantes. É incrível que agora possamos ver a dança destas moléculas nos berços planetários. É um ambiente de formação planetária muito diferente do que normalmente pensamos.”
A equipa indica que estes resultados têm grandes implicações para a química do disco interno e dos planetas que aí se poderão formar. Como Webb revelou que o gás no disco é tão rico em carbono, é provável que reste pouco carbono nos materiais sólidos a partir dos quais os planetas se formariam. Como resultado, os planetas que aí poderão formar-se poderão, em última instância, ser pobres em carbono. (A própria Terra é considerada pobre em carbono.)
“Isto é profundamente diferente da composição que vemos nos discos em torno de estrelas do tipo solar, onde dominam as moléculas que contêm oxigénio, como a água e o dióxido de carbono”, acrescentou Inga Kamp, membro da equipa, também da Universidade de Groningen. “Este objeto estabelece que se trata de uma classe única de objetos.”
“É incrível que possamos detectar e quantificar a quantidade de moléculas que conhecemos bem na Terra, como o benzeno, num objeto que está a mais de 600 anos-luz de distância”, acrescentou Agnés Perrin, membro da equipe, do Centre National de la Recherche Scientifique. na França.
Direções de pesquisas futuras
Em seguida, a equipa científica pretende expandir o seu estudo para uma amostra maior de tais discos em torno de estrelas de massa muito baixa, para desenvolver a sua compreensão de quão comuns ou exóticas são essas regiões terrestres de formação de planetas, ricas em carbono. “A expansão do nosso estudo também nos permitirá compreender melhor como estas moléculas se podem formar,” explicou o membro da equipa e investigador principal do programa MINDS, Thomas Henning, do Instituto Max-Planck de Astronomia na Alemanha. “Várias características nos dados do Webb ainda não foram identificadas, por isso é necessária mais espectroscopia para interpretar completamente as nossas observações.”
Este trabalho também destaca a necessidade crucial de os cientistas colaborarem entre disciplinas. A equipe observa que estes resultados e os dados que os acompanham podem contribuir para outros campos, incluindo física teórica, química e astroquímica, para interpretar os espectros e investigar novas características nesta faixa de comprimento de onda.
Para obter mais informações sobre esta descoberta, consulte Webb desmascara os segredos ricos em carbono dos discos protoplanetários.
Referência: “Abundantes hidrocarbonetos no disco em torno de uma estrela de massa muito baixa” por AM Arabhavi, I. Kamp, Th. Henning, EF van Dishoeck, V Christiaens, D Gasman, A Perrin, M Gudel, B Tabone, J Kanwar, LBFM Waters, I Pascucci, M Samland, G Perotti, G Bettoni, SL Grant, PO Lagage, TP Ray, B Vandenbussche , O Absil, I Argyriou, D Barrado, A Boccaletti, J Bouwman, A Caratti o Garatti, AM Glauser, F Lahuis, M Mueller, G. et al, Olofsson, E. Pantin, S. Scheithauer, M. Morales-Calderon , R. Franceschi, H. Jang, N. Pawellek, D. Rodgers-Lee, J. Schreiber, K. Schwarz, M. Temmink, M. Vlasblom, G. Wright, L. Colina e G. Östlin, 6 de junho de 2024 , Ciência.
DOI: 10.1126/science.adi8147
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além, para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
