Nossa água é mais velha que o Sol? Astrônomos encontram pistas no gelo ao redor de uma estrela jovem

Uma equipe liderada pela Universidade de Leiden, na Holanda, e pelo Observatório Nacional de Radioastronomia detectou, pela primeira vez, de forma robusta, gelo de água semipesado ao redor de uma estrela jovem semelhante ao Sol. Nesse gelo, alguns dos átomos de hidrogênio comuns foram substituídos por deutério, uma variante mais pesada do hidrogênio. 

Imagem JWST do sistema protoestelar L1527 IRS. A protoestrela está inserida em uma nuvem de poeira, gás e gelo (incluindo gelo de água semipesado) que alimenta seu crescimento. (c) NASA/ESA/CSA/STScI

Uma maneira de os astrônomos rastrearem a origem da água é medindo sua razão de deuteração. Essa é a fração da água que contém um átomo de deutério em vez de um dos hidrogênios. Portanto, em vez de H₂O , é HDO, também chamada de água semipesada. Uma alta fração de água semipesada é um sinal de que a água se formou em um local muito frio, como as nuvens escuras primitivas de poeira, gelo e gás das quais as estrelas nascem.

Em nossos oceanos, cometas e luas geladas, até uma em cada duas mil moléculas de água consiste em água semipesada. Isso é cerca de dez vezes mais do que o esperado com base na composição do nosso Sol. Portanto, os astrônomos levantam a hipótese de que parte da água em nosso sistema solar se originou como gelo em nuvens escuras, centenas de milhares de anos antes do nascimento do nosso Sol. Para confirmar essa hipótese, eles precisam medir a taxa de deuteração do gelo de água nessas regiões de formação estelar.

Uma equipe internacional de astrônomos detectou uma proporção tão alta de gelo de água semipesado em um envelope protoestelar. Essa é a nuvem de material que envolve uma estrela em seus estágios embrionários. Os resultados reforçam a hipótese de que parte da água em nosso sistema solar se formou antes do Sol e dos planetas.

Assinatura lindamente clara

Os astrônomos utilizaram o Telescópio Espacial James Webb. Antes do seu lançamento, a taxa de deuteração de água em regiões de formação estelar só podia ser medida de forma confiável na fase gasosa, onde pode ser alterada quimicamente. "Agora, com a sensibilidade sem precedentes do Webb, observamos uma assinatura de gelo de água semipesado, lindamente nítida, em direção a uma protoestrela", diz Katie Slavicinska , doutoranda da Universidade de Leiden (Holanda) que liderou o estudo.

A protoestrela em questão é a L1527 IRS, localizada na constelação de Touro, a cerca de 460 anos-luz da Terra. "Em vários aspectos, ela é semelhante ao que pensamos que o nosso Sol era quando começou a se formar", diz John Tobin , do Observatório Nacional de Radioastronomia da Virgínia (EUA), que lidera um dos programas Webb responsáveis ​​pelas observações. 

A taxa de deuteração de água do L1527 é muito semelhante à taxa de alguns cometas , bem como à do disco protoplanetário de uma estrela jovem mais evoluída, o que sugere origens químicas antigas e frias semelhantes da água encontrada em todos esses objetos.

"Essa descoberta se soma às evidências crescentes de que a maior parte do gelo de água faz sua jornada praticamente inalterada dos estágios iniciais aos finais da formação estelar", diz a coautora Ewine van Dishoeck, professora de astronomia na Universidade de Leiden que passou grande parte de sua carreira rastreando a jornada da água pelo espaço .

30 protoestrelas e nuvens a caminho

No entanto, a taxa de deuteração de gelo de água medida no L1527 IRS é ligeiramente superior às taxas medidas em alguns cometas do nosso sistema solar e à taxa de água na Terra. Diversos fatores podem causar essa diferença. Por exemplo, parte da água nesses cometas e na Terra pode ter sido alterada quimicamente no disco. Ou a nuvem escura que formou o nosso Sol pode ser diferente da nuvem escura onde o L1527 IRS se formou.

Mais observações de gelo de água semipesado estão planejadas para investigar as possíveis razões para essas diferenças. Slavicinska e o coautor Tom Megeath, professor de astronomia na Universidade de Toledo (EUA), lideram vários programas Webb que expandirão a busca por gelo HDO para 30 novas protoestrelas e nuvens escuras primitivas. Enquanto isso, Tobin lidera observações complementares com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, que buscará gás HDO em vários dos mesmos alvos.

Universidade de Leiden