{"id":5762,"date":"2023-01-27T07:38:45","date_gmt":"2023-01-27T06:38:45","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=5762"},"modified":"2023-01-27T07:38:46","modified_gmt":"2023-01-27T06:38:46","slug":"webb-revela-o-lado-negro-da-quimica-pre-estelar-dos-gelos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/01\/27\/webb-revela-o-lado-negro-da-quimica-pre-estelar-dos-gelos\/","title":{"rendered":"Webb revela o lado negro da qu\u00edmica pr\u00e9-estelar dos gelos<\/strong>"},"content":{"rendered":"\n

Foi anunciada, por uma equipa internacional de astr\u00f3nomos utilizando o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA, a descoberta de diversos gelos nas regi\u00f5es mais escuras e frias de uma nuvem molecular medidas at\u00e9 \u00e0 data. Este resultado permite aos astr\u00f3nomos examinar as geladas mol\u00e9culas simples que ser\u00e3o incorporadas em futuros exoplanetas, ao mesmo tempo que abre uma nova janela sobre a origem das mol\u00e9culas mais complexas que s\u00e3o o primeiro passo na cria\u00e7\u00e3o dos blocos de constru\u00e7\u00e3o da vida.<\/p>\n\n\n\n

Se se quiser construir um planeta habit\u00e1vel, os gelos s\u00e3o um ingrediente vital, uma vez que s\u00e3o os principais portadores de v\u00e1rios elementos-chave leves – nomeadamente carbono, hidrog\u00e9nio, oxig\u00e9nio, azoto e enxofre (referidos coletivamente como CHONs). Estes elementos s\u00e3o ingredientes importantes tanto em atmosferas planet\u00e1rias como em mol\u00e9culas como a\u00e7\u00facares, \u00e1lcoois e amino\u00e1cidos simples. No nosso Sistema Solar, pensa-se que foram entregues \u00e0 superf\u00edcie da Terra por impactos com cometas gelados ou asteroides. Al\u00e9m disso, os astr\u00f3nomos pensam que tais gelos j\u00e1 estavam muito provavelmente presentes na nuvem escura de poeira fria e g\u00e1s que acabaria por colapsar para produzir o Sistema Solar. Nestas regi\u00f5es do espa\u00e7o, os gr\u00e3os de poeira gelada fornecem um cen\u00e1rio \u00fanico para que \u00e1tomos e mol\u00e9culas se encontrem, o que pode desencadear rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que formam subst\u00e2ncias muito comuns como a \u00e1gua. Estudos laboratoriais detalhados demonstraram ainda que algumas mol\u00e9culas pr\u00e9-bi\u00f3ticas simples podem formar-se sob estas condi\u00e7\u00f5es geladas.<\/p>\n\n\n

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Esta imagem, pelo instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA, mostra a regi\u00e3o central da nuvem molecular escura Camale\u00e3o I, situada a 630 anos-luz de dist\u00e2ncia. O material da nuvem fria e ondulada (azul, centro) \u00e9 iluminado no infravermelho pelo brilho da protoestrela Ced 110 IRS 4 (laranja, em cima \u00e0 esquerda). A luz de v\u00e1rias estrelas de fundo, vistas como os pontos laranja por tr\u00e1s da nuvem, pode ser utilizada para detetar os gelos na nuvem, que absorvem a luz estelar que passa atrav\u00e9s dela (consulte aqui<\/a> a vers\u00e3o anotada das estrelas de fundo).
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA e M. Zamani (ESA); ci\u00eancia – F. Sun (Observat\u00f3rio Steward), Z. Smith (Open University) e equipa “Ice Age” dos programas ERS<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Agora foi anunciado, por uma equipa internacional de astr\u00f3nomos utilizando o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA, um invent\u00e1rio detalhado dos mais profundos e frios gelos medidos at\u00e9 \u00e0 data numa nuvem molecular. Para al\u00e9m de simples gelos como a \u00e1gua, a equipa foi capaz de identificar formas geladas de uma vasta gama de mol\u00e9culas, desde sulfeto de carbonilo, amon\u00edaco e metano, at\u00e9 \u00e0 mais simples mol\u00e9cula org\u00e2nica complexa, o metanol (no meio interestelar, as mol\u00e9culas org\u00e2nicas s\u00e3o consideradas complexas quando t\u00eam seis ou mais \u00e1tomos). Este \u00e9 o censo mais abrangente, at\u00e9 \u00e0 data, dos ingredientes gelados dispon\u00edveis para fazer futuras gera\u00e7\u00f5es de estrelas e planetas, antes de serem aquecidos durante a forma\u00e7\u00e3o de estrelas jovens. Estes gr\u00e3os gelados crescem em tamanho \u00e0 medida que s\u00e3o “afunilados” nos discos protoplanet\u00e1rios de g\u00e1s e poeira em torno destas estrelas jovens, permitindo essencialmente aos astr\u00f3nomos estudar todas as potenciais mol\u00e9culas geladas que ser\u00e3o incorporadas nos futuros exoplanetas.<\/p>\n\n\n\n

“Os nossos resultados d\u00e3o-nos a conhecer a fase inicial e escura da qu\u00edmica da forma\u00e7\u00e3o de gelo nos gr\u00e3os de poeira interestelar, que v\u00e3o crescer at\u00e9 aos seixos centim\u00e9tricos a partir dos quais os planetas se formam em discos”, disse Melissa McClure, astr\u00f3noma do Observat\u00f3rio Leiden, que \u00e9 a principal investigadora do programa de observa\u00e7\u00e3o e autora principal do trabalho que descreve este resultado. “Estas observa\u00e7\u00f5es abrem uma nova janela sobre os percursos de forma\u00e7\u00e3o para as mol\u00e9culas simples e complexas que s\u00e3o necess\u00e1rias para fazer os blocos de constru\u00e7\u00e3o da vida”.<\/p>\n\n\n\n

Para al\u00e9m das mol\u00e9culas identificadas, a equipa encontrou evid\u00eancias de mol\u00e9culas pr\u00e9-bi\u00f3ticas mais complexas do que o metanol nestas densas nuvens de gelo e, embora n\u00e3o tenham atribu\u00eddo definitivamente estes sinais a mol\u00e9culas espec\u00edficas, isto prova pela primeira vez que mol\u00e9culas complexas se formam nas profundezas geladas das nuvens moleculares antes das estrelas nascerem.<\/p>\n\n\n\n

“A nossa identifica\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas org\u00e2nicas complexas, como o metanol e potencialmente o etanol, tamb\u00e9m sugere que os muitos sistemas estelares e planet\u00e1rios que se desenvolvem nesta nuvem espec\u00edfica v\u00e3o herdar mol\u00e9culas num estado qu\u00edmico bastante avan\u00e7ado”, acrescentou Will Rocha, astr\u00f3nomo do Observat\u00f3rio Leiden que contribuiu para esta descoberta. “Isto pode significar que a presen\u00e7a de mol\u00e9culas pr\u00e9-bi\u00f3ticas em sistemas planet\u00e1rios \u00e9 um resultado comum da forma\u00e7\u00e3o estelar e n\u00e3o uma caracter\u00edstica \u00fanica do nosso pr\u00f3prio Sistema Solar”.<\/p>\n\n\n\n

Ao detetar gelos contendo sulfeto de carbonilo, os investigadores conseguiram estimar pela primeira vez a quantidade de enxofre embebido em gr\u00e3os pr\u00e9-estelares de poeira gelada. Embora a quantidade medida seja maior do que o anteriormente observado, ainda \u00e9 inferior \u00e0 quantidade total que se espera que esteja presente nesta nuvem, com base na sua densidade. Isto tamb\u00e9m \u00e9 verdade para os outros elementos CHONs. Um desafio chave para os astr\u00f3nomos \u00e9 compreender onde estes elementos se escondem: em gelos, em materiais semelhantes a fuligem ou em rochas. A quantidade de CHONs em cada tipo de material determina quanto destes elementos acaba em atmosferas exoplanet\u00e1rias e quanto nos seus interiores.<\/p>\n\n\n

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Os astr\u00f3nomos fizeram um invent\u00e1rio dos gelos mais profundamente enraizados numa nuvem molecular fria at\u00e9 \u00e0 data. Usaram a luz de uma estrela de fundo, chamada NIR38, para iluminar a nuvem escura chamada Camale\u00e3o I. Os gelos dentro da nuvem absorveram certos comprimentos de onda infravermelhos, deixando impress\u00f5es digitais espectrais chamadas linhas de absor\u00e7\u00e3o. Estas linhas indicam que subst\u00e2ncias est\u00e3o presentes no interior da nuvem molecular. Estes gr\u00e1ficos mostram dados espectrais de tr\u00eas dos instrumentos do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb. Al\u00e9m de simples gelos como a \u00e1gua, a equipa cient\u00edfica foi capaz de identificar formas geladas de uma vasta gama de mol\u00e9culas, desde di\u00f3xido de carbono, amon\u00edaco e metano, at\u00e9 \u00e0 mais simples mol\u00e9cula org\u00e2nica complexa, o metanol.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA e J. Olmsted (STScI), M. K. McClure (Observat\u00f3rio Leiden), K. Pontoppidan (STScI), N. Crouzet (Universidade de Leiden) e Z. Smith (Open University)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“O facto de n\u00e3o termos visto todos os CHONs que esperamos pode indicar que est\u00e3o ‘fechados’ em materiais mais rochosos ou fuliginosos que n\u00e3o podemos medir”, explicou McClure. “Isto poderia permitir uma maior diversidade na composi\u00e7\u00e3o dos planetas terrestres”.<\/p>\n\n\n\n

Os gelos foram detetados e medidos atrav\u00e9s do estudo da forma como a luz estelar, por detr\u00e1s da nuvem molecular, foi absorvida por mol\u00e9culas geladas em comprimentos de onda infravermelhos espec\u00edficos vis\u00edveis ao Webb. Este processo deixa para tr\u00e1s impress\u00f5es digitais qu\u00edmicas conhecidas como espectros de absor\u00e7\u00e3o que podem ser comparadas com dados laboratoriais para identificar quais os gelos presentes na nuvem molecular. Neste estudo, a equipa visou gelos enterrados numa regi\u00e3o particularmente fria, densa e dif\u00edcil de investigar da nuvem molecular Camale\u00e3o I, uma regi\u00e3o a cerca de 500 anos-luz da Terra que est\u00e1 atualmente no processo de formar d\u00fazias de estrelas jovens.<\/p>\n\n\n\n

“Simplesmente n\u00e3o poder\u00edamos ter observado estes gelos sem o Webb”, elaborou Klaus Pontoppidan, cientista do projeto Webb no STScI (Space Telescope Science Institute) que esteve envolvido nesta investiga\u00e7\u00e3o. “Os gelos aparecem como quedas contra um ‘continuum’ de luz estelar de fundo. Em regi\u00f5es que s\u00e3o t\u00e3o frias e densas, grande parte da luz estelar de fundo \u00e9 bloqueada e foi necess\u00e1ria a sensibilidade requintada do Webb para detetar a luz estelar e, portanto, identificar os gelos na nuvem molecular”.<\/p>\n\n\n\n

Esta investiga\u00e7\u00e3o faz parte do projeto “Ice Age”, um dos 13 programas ERS (Early Release Science) do Webb. Estas observa\u00e7\u00f5es s\u00e3o concebidas para mostrar as capacidades de observa\u00e7\u00e3o do Webb e para permitir com que a comunidade astron\u00f3mica aprenda a tirar o maior proveito dos seus instrumentos. A equipa do “Ice Age” j\u00e1 planeou outras observa\u00e7\u00f5es e espera tra\u00e7ar o percurso dos gelos desde a sua forma\u00e7\u00e3o at\u00e9 \u00e0 “montagem” dos cometas gelados.<\/p>\n\n\n\n

“Este \u00e9 apenas o primeiro de uma s\u00e9rie de instant\u00e2neos espectrais que v\u00e3o vamos obter para ver como os gelos evoluem desde a sua s\u00edntese inicial at\u00e9 \u00e0s regi\u00f5es de forma\u00e7\u00e3o comet\u00e1ria dos discos protoplanet\u00e1rios”, concluiu McClure. “Isto dir-nos-\u00e1 que mistura de gelos – e, portanto, que elementos – pode eventualmente ser entregue \u00e0s superf\u00edcies de exoplanetas terrestres ou incorporada nas atmosferas de gigantes gasosos ou planetas gelados”.<\/p>\n\n\n\n

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