Uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para estudar o disco de gás e poeira em torno de uma estrela jovem de massa muito baixa. Os resultados revelam o maior número de moléculas contendo carbono observado até à data num disco deste tipo. Estas descobertas têm implicações na potencial composição de quaisquer planetas que se possam formar em torno desta estrela.

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 da 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 planetária em torno de estrelas de massa muito baixa são difíceis de estudar porque são mais pequenos e mais ténues do que os discos em torno de estrelas de massa elevada. Um programa chamado MIRI (Mid-Infrared Instrument) Mid-INfrared Disk Survey (MINDS) tem como objetivo usar as capacidades únicas do Webb para construir uma ponte entre o inventário químico dos discos e as propriedades dos exoplanetas.

"O Webb tem melhor sensibilidade e resolução espetral do que os anteriores telescópios espaciais infravermelhos", explicou o autor principal, Aditya Arabhavi, da Universidade de Groninga, nos Países Baixos. "Estas observações não são possíveis a partir da Terra, porque as emissões do disco são bloqueadas pela nossa atmosfera."

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 com apenas 0,11 vezes a massa do Sol. O espetro revelado pelo MIRI do Webb mostra a química de hidrocarbonetos mais rica observada até à data num disco protoplanetário - um total de 13 moléculas diferentes de carbono. As descobertas da equipa incluem a primeira deteção de etano (C2H6) fora do nosso Sistema Solar, bem como de etileno (C2H4), propino (C3H4) e o radical metilo CH3.

"Estas moléculas já foram detetadas no nosso Sistema Solar, como em cometas como o 67P/Churyumov-Gerasimenko e o C/2014 Q2 (Lovejoy)", acrescentou Arabhavi. "O Webb permitiu-nos compreender que estas moléculas de hidrocarbonetos não são apenas diversas, mas também abundantes. É espantoso que possamos agora ver a dança destas moléculas nos berços planetários. É um ambiente de formação de planetas muito diferente daquele em que normalmente pensamos".

O espetro da estrela ISO-ChaI 147 revelado pelo MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Telescópio Espacial James Webb da NASA mostra a química mais rica em hidrocarbonetos observada até à data num disco protoplanetário, consistindo em 13 moléculas com carbono. Isto inclui a primeira deteção extrasolar de etano (C2H6). A equipa também detetou com sucesso o etileno (C2H4), o propino (C3H4) e o radical metilo CH3, pela primeira vez num disco protoplanetário. Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)

A equipa indica que estes resultados têm grandes implicações para a química do disco interior e para os planetas que aí se podem formar. Uma vez que o 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 se formariam os planetas. Como resultado, os planetas que aí se podem formar podem acabar por 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 consigamos detetar 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 equipa, do CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique), em França.

A seguir, a equipa científica pretende expandir o seu estudo a uma amostra maior de discos deste tipo em torno de estrelas de massa muito baixa, para desenvolver a sua compreensão de quão comuns ou exóticas são estas regiões de formação planetária terrestre 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 também ainda não foram identificadas, pelo que é necessária mais espetroscopia para interpretar completamente as nossas observações."

Este trabalho também realça a necessidade crucial dos cientistas colaborarem entre disciplinas. A equipa salienta que estes resultados e os dados que os acompanham podem contribuir para outros campos, incluindo a física teórica, a química e a astroquímica, para interpretar os espetros e investigar novas características nesta gama de comprimentos de onda.

// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
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// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Science)

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