Webb encontra uma infinidade de moléculas de carbono em torno de uma estrela jovem

Uma equipe internacional de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/Webb para estudar o disco em torno de uma estrela jovem e de massa muito baixa. Os resultados revelam a química de hidrocarbonetos mais rica vista até à data num disco protoplanetário (incluindo a primeira detecção extra-solar de etano) e contribuem para a nossa compreensão em evolução da diversidade dos sistemas planetários.

Esta é a impressão artística de uma jovem estrela rodeada por um disco protoplanetário. No centro da imagem, uma fonte de luz brilhante ilumina um disco circundante, cuja cor muda de amarelo brilhante para laranja mais escuro. O fundo da imagem é preto. Crédito: NASA/JPL-Caltech 

Os planetas se formam em discos de gás e poeira orbitando estrelas jovens. As observações indicam que se espera que os planetas terrestres se formem de forma mais eficiente do que os gigantes gasosos nos discos em torno de estrelas de massa muito baixa. Embora estrelas de massa muito baixa tenham a maior taxa de ocorrência de planetas rochosos em órbita, as suas composições planetárias são em grande parte desconhecidas.

Por exemplo, o sistema Trappist-1 ( que Webb estudou ) consiste em sete planetas rochosos dentro de 0,1 ua  e sua composição é geralmente considerada semelhante à da Terra. No entanto, novos dados de Webb sugerem que os discos em torno de estrelas de massa muito baixa podem evoluir de forma diferente daqueles em torno de estrelas mais massivas.

O MIRI Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) visa construir uma ponte entre o inventário químico dos discos e as propriedades dos exoplanetas. Num novo estudo, esta equipa explorou a região em torno de uma estrela de massa muito baixa, com 0,11 massas solares (conhecida como ISO-ChaI 147). Estas observações fornecem informações sobre o ambiente, bem como ingredientes básicos para a formação de tais planetas.

A equipe descobriu que o gás na região de formação planetária da estrela é rico em carbono. Isto poderia acontecer porque o carbono é removido do material sólido a partir do qual os planetas rochosos podem se formar, e poderia explicar por que a Terra é relativamente pobre em carbono.

“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 são bloqueadas pela atmosfera. Anteriormente só podíamos identificar a emissão de acetileno (C 2 H 2 ) deste objeto. No entanto, a maior sensibilidade e resolução espectral de Webb permitiram-nos detectar emissões fracas de moléculas menos abundantes. Webb também nos permitiu compreender que estas moléculas de hidrocarbonetos não são apenas diversas, mas também abundantes.”

O espectro revelado pelo Mid-InfraRed Instrument ( MIRI ) de Webb mostra a química de hidrocarbonetos mais rica vista até hoje em um disco protoplanetário, consistindo de 13 moléculas contendo carbono até o benzeno. Isto inclui a primeira detecção extra-solar de etano (C2H6), o maior hidrocarboneto totalmente saturado detectado fora do nosso Sistema Solar. Como se espera que os hidrocarbonetos totalmente saturados se formem a partir de moléculas mais básicas, detectá-los aqui dá aos investigadores pistas sobre o ambiente químico. A equipe também detectou com sucesso etileno (C2H4), propino (C3H4) e o radical metila CH3, pela primeira vez em um disco protoplanetário.

“Estas moléculas já foram detectadas no nosso Sistema Solar, por exemplo em cometas como 67P/Churyumov–Gerasimenko e C/2014 Q2 (Lovejoy)”, acrescenta Arabhavi. “É incrível que agora possamos ver a dança dessas moléculas nos berços planetários. É um ambiente de formação planetária muito diferente do que normalmente pensamos.”

A equipe indica que esses resultados têm grandes implicações para a astroquímica no interior de 0,1 ua e nos planetas que ali se formam. “Isto é profundamente diferente da composição que vemos nos discos em torno de estrelas do tipo solar, onde dominam as moléculas contendo oxigénio (como o dióxido de carbono e a água),” 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. Científica na França.

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 são essas regiões exóticas de formação de planetas terrestres ricos em carbono.

“A expansão do nosso estudo também nos permitirá compreender melhor como estas moléculas se podem formar,” explicou o membro da equipa e PI 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.

Esses resultados foram publicados na revista Science .

Fonte: esawebb.org