James Webb detecta vapor d'água em zona de formação de planetas rochosos

Correio Braziliense

postado em 24/07/2023 13:42

PDS 70 e seu disco protoplanetário interno - (crédito: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI))

Cientistas detectaram vapor d'água em uma zona de formação de planetas rochosos do disco do sistema PDS 70, com o auxílio do Telescópio Espacial James Webb, da Agência Espacial Norte-Americana (Nasa). O artigo do achado foi publicado nesta segunda-feira (24/7), na revista científica Nature.

Embora saibamos que a água é essencial para a vida humana, cientistas ainda debatem como ela chegou à Terra e se os mesmos processos poderiam atingir exoplanetas rochosos orbitando estrelas distantes.

A resposta para essa dúvida pode vir do sistema PDS 70, que hospeda um disco interno e um disco externo separados por uma lacuna de oito bilhões de km, dentro da qual estão dois planetas gigantes gasosos conhecidos.

Segundo um comunicado oficial do Telescópio Espacial James Webb, foi detectado vapor de água no disco interno do sistema a distâncias de menos de 160 milhões de km da estrela – a região onde planetas rochosos e terrestres podem estar se formando (a Terra orbita a 150 milhões de km do Sol).

"Vimos água em outros discos, mas não tão perto e em um sistema onde os planetas estão se formando. Não poderíamos fazer esse tipo de medição antes do Webb", disse a autora principal Giulia Perotti, do Instituto Max Planck de Astronomia (MPIA) em Heidelberg, Alemanha.

"Esta descoberta é extremamente empolgante, pois investiga a região onde os planetas rochosos semelhantes à Terra normalmente se formam", acrescentou o diretor do MPIA, Thomas Henning, co-autor do artigo.

Henning é o co-investigador principal do Webb's MIRI (Mid-InfraRed Instrument), que fez a detecção, e o investigador principal do programa MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) que obteve os dados.

O PDS 70 é uma estrela do tipo K, mais fria que o Sol, e tem uma idade estimada de 5,4 milhões de anos, relativamente antigo entre as estrelas com discos formadores de planetas. Por isso, a descoberta do vapor d'água é singular.

O comunicado explica que, com o tempo, o conteúdo de gás e poeira dos discos formadores de planetas diminui: ou a radiação e os ventos da estrela central removem esse material ou a poeira cresce em objetos maiores que eventualmente formam planetas.

Como estudos anteriores falharam em detectar água nas regiões centrais de discos com idade semelhante, os astrônomos suspeitaram que ela não sobreviveria à forte radiação estelar, levando a um ambiente seco para a formação de quaisquer planetas rochosos.

Descoberta promissora

Embora os astrônomos ainda não tenham detectado nenhum planeta se formando dentro do disco interno do PDS 70, eles veem a matéria-prima para a construção de mundos rochosos, na forma de silicatos. A detecção de vapor d'água implica que se planetas rochosos estiverem se formando ali, eles terão água disponível desde o início.

"Encontramos uma quantidade relativamente grande de pequenos grãos de poeira. Combinado com nossa detecção de vapor d'água, o disco interno é um lugar muito interessante", disse o co-autor Rens Waters, da Radboud University, na Holanda.

A descoberta levanta a questão de onde veio a água. A equipe do MINDS considerou dois cenários diferentes para explicar a descoberta.

Uma possibilidade é que as moléculas de água estejam se formando no local, onde foram detectadas, à medida que os átomos de hidrogênio e oxigênio se combinam.

Uma segunda possibilidade é que as partículas de poeira cobertas de gelo estão sendo transportadas do disco externo frio para o disco interno quente, onde o gelo de água sublima e se transforma em vapor. Tal sistema de transporte seria uma novidade, já que a poeira teria que atravessar a grande lacuna esculpida pelos dois planetas gigantes.

Outra questão levantada pela descoberta é como a água poderia sobreviver tão perto da estrela, onde a luz ultravioleta dela deveria quebrar quaisquer moléculas de água. Muito provavelmente, o material circundante, como poeira e outras moléculas de água, serve como um escudo protetor. Como resultado, a água detectada perto do PDS 70 poderia sobreviver à destruição.

Em última análise, a equipe usará dois dos outros instrumentos de Webb, a Near-InfraRed Camera (NIRCam) e o Near-InfraRed Spectrograph (NIRSpec) para estudar o sistema PDS 70 em um esforço para obter uma compreensão ainda maior.