Webb detecta vapor de água em zona rochosa de formação de planetas

Novas medições do Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA detectaram vapor de água no disco interno do sistema PDS 70, localizado a 370 anos-luz de distância. Esta é a primeira detecção de água na região terrestre de um disco já conhecido por hospedar dois ou mais protoplanetas.

Este conceito de artista retrata a estrela PDS 70 e seu disco protoplanetário interno. Novas medições do Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA indicaram a presença de vapor de água no disco interno do sistema PDS 70, localizado a 370 anos-luz de distância. Esta é a primeira detecção de água na região terrestre de um disco já conhecido por hospedar dois ou mais protoplanetas, um dos quais é mostrado no canto superior direito. Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI) 

A água é essencial para a vida como a conhecemos. No entanto, os cientistas debatem como ele chegou à Terra e se os mesmos processos poderiam semear exoplanetas rochosos orbitando estrelas distantes. Novos insights podem vir do sistema PDS 70, que hospeda um disco interno e um disco externo que estão separados por uma lacuna de oito bilhões de quilômetros, dentro da qual estão dois planetas gigantes gasosos conhecidos.

O MIRI detectou vapor de água no disco interno do sistema a distâncias de menos de 160 milhões de quilômetros da estrela – a região onde planetas rochosos e terrestres podem estar se formando (a Terra orbita a 150 milhões de quilômetros do nosso Sol).

"Já vimos água em outros discos, mas não tão perto e em um sistema onde os planetas estão se reunindo atualmente. Não podíamos fazer esse tipo de medição antes do Webb", disse a autora principal Giulia Perotti, do Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA), em Heidelberg, na Alemanha.

"Esta descoberta é extremamente empolgante, pois sonda a região onde planetas rochosos semelhantes à Terra normalmente se formam", acrescentou o diretor do MPIA, Thomas Henning, coautor do artigo. Henning é co-investigador principal do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, que fez a detecção, e o investigador principal do programa MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) que obteve os dados.

Um ambiente úmido para a formação de planetas

PDS 70 é uma estrela do tipo K, mais fria que o nosso Sol, e estima-se que tenha 5,4 milhões de anos. Isso é relativamente antigo entre estrelas com discos formadores de planetas, o que tornou a descoberta do vapor de água surpreendente.

Com o tempo, o conteúdo de gás e poeira dos discos formadores de planetas diminui. Ou a radiação e os ventos da estrela central removem esse material, ou a poeira cresce em objetos maiores que eventualmente formam planetas. Como estudos anteriores não conseguiram detectar água nas regiões centrais de discos com idade semelhante, os astrônomos suspeitaram que ela poderia não sobreviver à dura radiação estelar, levando a um ambiente seco para a formação de quaisquer planetas rochosos.

Os astrônomos ainda não detectaram nenhum planeta se formando dentro do disco interno do PDS 70. No entanto, eles veem as matérias-primas para a construção de mundos rochosos, na forma de silicatos. A detecção de vapor de água implica que, se planetas rochosos estão se formando lá, eles terão água disponível para eles desde o início.

"Encontramos uma quantidade relativamente grande de pequenos grãos de poeira. Combinado com nossa detecção de vapor de água, o disco interno é um lugar muito emocionante", disse o coautor Rens Waters, da Universidade Radboud, na Holanda.

Qual a origem da água?

A descoberta levanta a questão de onde veio a água. A equipe do MINDS considerou dois cenários diferentes para explicar sua descoberta.

Uma possibilidade é que as moléculas de água estejam se formando no local, onde as detectamos, à medida que os átomos de hidrogênio e oxigênio se combinam. Uma segunda possibilidade é que partículas de poeira revestidas de gelo estejam sendo transportadas do disco externo frio para o disco interno quente, onde o gelo de água sublima e se transforma em vapor.

Tal sistema de transporte seria surpreendente, já que a poeira teria que atravessar a grande lacuna esculpida pelos dois planetas gigantes.

Outra questão levantada pela descoberta é como a água poderia sobreviver tão perto da estrela, onde a luz ultravioleta da estrela deveria quebrar quaisquer moléculas de água. Muito provavelmente, o material circundante, como poeira e outras moléculas de água, serve como um escudo protetor. Como resultado, a água detectada perto do PDS 70 poderia sobreviver à destruição.

Por fim, a equipe usará dois dos outros instrumentos do Webb, a Near-InfraRed Camera (NIRCam) e o Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec) para estudar o sistema PDS 70 em um esforço para obter uma compreensão ainda maior.

Essas observações foram feitas como parte do programa de Observação do Tempo Garantido 1282. A descoberta foi publicada na revista Nature.

Fonte: esawebb.org