Astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA detectaram água abundante, monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianeto de hidrogênio e acetileno nas poucas unidades astronômicas internas (UA) de XUE 1, um disco protoplanetário altamente irradiado na Nebulosa da Lagosta. As descobertas implicam que as regiões internas de discos altamente irradiados podem reter condições físicas e químicas semelhantes às dos discos em regiões de formação estelar de baixa massa, ampliando assim a gama de ambientes com condições semelhantes para a formação de planetas rochosos até às regiões de formação estelar mais extremas. em nossa Galáxia.
Uma impressão artística da massiva região de formação estelar, com o disco de formação planetária XUE 1 em primeiro plano. Crédito da imagem: Maria Cristina Fortuna, www.mariacristinafortuna.com.
Os discos protoplanetários são vastas nuvens giratórias de gás, poeira e pedaços de rocha onde os planetas se formam e evoluem.
Estas regiões são representativas do ambiente em que a maioria dos sistemas planetários se formou.
Compreender o impacto do ambiente na formação planetária é importante para os cientistas obterem conhecimentos sobre a diversidade dos diferentes tipos de exoplanetas.
Os discos protoplanetários são os alvos do programa James Webb Space Telescope eXtreme Ultraviolet Environments (XUE).
Graças a Webb, os astrônomos podem agora estudar o efeito da radiação UV nas regiões internas de discos protoplanetários que formam planetas rochosos em torno de estrelas como o nosso Sol.
“Webb é o único telescópio com resolução espacial e sensibilidade para estudar discos de formação de planetas em regiões massivas de formação de estrelas”, disse a Dra. María Claudia Ramírez-Tannus, astrônoma do Instituto Max Planck de Astronomia.
Ramírez-Tannus e colegas tiveram como objetivo caracterizar as propriedades físicas e a composição química das regiões de formação de planetas rochosos de 15 discos protoplanetários em três áreas da Nebulosa da Lagosta usando o Espectrômetro de Média Resolução sobre Instrumento de infravermelho médio de Webb (MIRI).
“Estamos examinando 15 discos de formação planetária em torno de estrelas jovens de massa solar, influenciados pela forte radiação UV emitida por numerosas estrelas massivas próximas”, disse o professor Konstantin Getman, da Universidade Estadual da Pensilvânia.
“Esta emissão tem o potencial de alterar o processo de formação do planeta.”
Também conhecida como NGC 6357, a Nebulosa da Lagosta é uma grande nebulosa de emissão a cerca de 5.500 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Escorpião.
A nebulosa é um dos complexos de formação estelar massivos mais jovens e mais próximos, e abriga algumas das estrelas mais massivas da Via Láctea.
Estrelas massivas são mais quentes e, portanto, emitem mais radiação ultravioleta. Isto pode dispersar o gás, fazendo com que a vida útil esperada do disco seja tão curta quanto um milhão de anos.
Um dos discos protoplanetários estudados pela equipe, XUE 1, está localizado no aglomerado estelar Pismis 24.
“Nas regiões internas de um disco altamente irradiado chamado XUE 1, descobrimos moléculas contendo água e carbono”, disse o professor Getman.
“A presença destas moléculas indica que planetas semelhantes à Terra podem formar-se numa grande variedade de ambientes.”
“Apenas a faixa de comprimento de onda e a resolução espectral do MIRI nos permitem sondar o inventário molecular e as condições físicas do gás quente e da poeira onde os planetas rochosos se formam”, disse o Dr. Arjan Bik, astrônomo da Universidade de Estocolmo.
Devido à sua localização perto de várias estrelas massivas na Nebulosa da Lagosta, os cientistas esperam que XUE 1 tenha sido constantemente exposto a grandes quantidades de radiação ultravioleta ao longo da sua vida.
No entanto, neste ambiente extremo, a equipa ainda detectou uma série de moléculas que são os blocos de construção dos planetas terrestres.
“Descobrimos que o disco interno em torno de XUE 1 é notavelmente semelhante aos das regiões de formação estelar próximas,” disse o Dr. Rens Waters, astrónomo da Universidade Radboud.
“Detectamos água e outras moléculas como monóxido de carbono, dióxido de carbono, cianeto de hidrogénio e acetileno.”
“No entanto, a emissão encontrada foi mais fraca do que alguns modelos previam. Isso pode implicar um pequeno raio externo do disco.”
“Ficámos surpresos e entusiasmados porque esta é a primeira vez que estas moléculas foram detectadas sob estas condições extremas”, disse o Dr. Lars Cuijpers, astrónomo da Universidade Radboud.
A equipe também encontrou pequena poeira de silicato parcialmente cristalina na superfície do XUE. Estes são considerados os blocos de construção dos planetas rochosos.
“XUE 1 nos mostra que existem condições para formar planetas rochosos, então o próximo passo é verificar o quão comum isso é”, disse o Dr. Ramírez-Tannus.
“Vamos observar outros discos na mesma região para determinar a frequência com que essas condições podem ser observadas.”
O resultados aparecer no Jornal Astrofísico.
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Maria Claudia Ramírez-Tannus e outros. 2023. XUE: Inventário Molecular na Região Interna de um Disco Protoplanetário Extremamente Irradiado. ApJL 958, L30; doi: 10.3847/2041-8213/ad03f8
