James Webb revela lado obscuro da química do gelo pré-estelar; entenda

“Nossos resultados fornecem informações sobre o estágio inicial de química escura da formação de gelo nos grãos de poeira interestelar que se transformarão em pedras de tamanho centimétrico a partir das quais os planetas se formam em discos”, disse Melissa McClure, astrônoma do Observatório de Leiden, nos Países Baixos, que é autora principal da pesquisa, em comunicado.

Os astrônomos detectaram os gelos estudando a absorção da luz das estrelas além da nuvem molecular Chameleon I, a cerca de 500 anos-luz da Terra. A equipe avaliou como essa luminosidade foi absorvida por moléculas de gelo em comprimentos de onda infravermelhos visíveis pelo Webb.

O processo deixa para trás espectros de absorção, isto é, “impressões digitais” que podem ser comparadas com dados de laboratório para identificar quais gelos estão na nuvem molecular.

Os cientistas estudaram uma região particularmente fria, densa e difícil de investigar da Chameleon I, que está em processo de formação de dezenas de estrelas recém-formadas. Além de gelos simples como a água, a equipe identificou formas congeladas de uma ampla gama de moléculas, desde sulfeto de carbonila, amônia e metano, até a molécula orgânica complexa mais simples, o metanol.

Também havia moléculas prebióticas ainda mais complexas, provando que essas estruturas sofisticadas se formam nas profundezas geladas das nuvens moleculares antes do nascimento das estrelas.

Segundo Will Rocha, astrônomo do Observatório de Leiden, que contribuiu com a descoberta, a identificação de estruturas orgânicas complexas, como metanol e potencialmente etanol, sugere que os muitos sistemas estelares e planetários que se desenvolvem em Chameleon I herdarão moléculas em um estado químico bastante avançado.

“Isso pode significar que a presença de moléculas prebióticas em sistemas planetários é um resultado comum da formação estelar, e não uma característica única do nosso próprio Sistema Solar”, ele observa.

Para estimarem a quantidade de enxofre incorporada nos grãos de poeira pré-estelares gelados pela primeira vez, os pesquisadores usaram detecções de sulfeto de carbonila do gelo contendo o enxofre. Assim notaram que a quantidade medida era maior do que a observada anteriormente, mas ainda menor do que a quantia esperada nesta nuvem.

Além do enxofre, isso também ocorreu com medições de outros elementos, como carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio (juntos, estes componentes são apelidados de CHONS).

“O fato de não termos visto todos os CHONs que esperávamos pode indicar que eles estão presos em materiais mais rochosos ou fuliginosos que não podemos medir”, explicou McClure. “Isso poderia permitir uma maior diversidade na composição geral dos planetas terrestres.”

Para a especialista, este é apenas o primeiro de uma série de instantâneos espectrais que os cientistas obterão para ver como os gelos evoluem — desde sua síntese até as regiões formadoras de cometas dos discos protoplanetários.

“ Isso nos dirá qual mistura de gelo – e, portanto, quais elementos – pode eventualmente ser entregue às superfícies de exoplanetas terrestres ou incorporado nas atmosferas de planetas gigantes de gás ou gelo”, conclui McClure.

O vídeo abaixo exibe a imagem da Near-InfraRed Camera (NIRCam) do Telescópio James Webb mostrando a região de formação estelar Chameleon I: