Uma equipe de cientistas internacionais usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para detectar um novo composto de carbono no espaço pela primeira vez. Conhecida como cátion metil (CH3+), a molécula é importante porque auxilia na formação de moléculas mais complexas baseadas em carbono. O cátion metil foi detectado em um sistema estelar jovem, com um disco protoplanetário, conhecido como d203-506, localizado a cerca de 1.350 anos-luz de distância na Nebulosa de Orion.
Os compostos de carbono formam as bases de toda a vida conhecida e, como tal, são particularmente interessantes para os cientistas que trabalham para entender como a vida se desenvolveu na Terra e como ela poderia se desenvolver em outras partes do nosso universo. O estudo da química interestelar orgânica (contendo carbono), que Webb está inaugurando de novas maneiras, é uma área de grande fascínio para muitos astrônomos.
As capacidades únicas do Webb o tornaram um observatório ideal para procurar por essa molécula crucial. A excelente resolução espacial e espectral de Webb, bem como sua sensibilidade, contribuíram para o sucesso da equipe. Em particular, a detecção pelo Webb de uma série de linhas de emissão chave do CH3+ concretizou a descoberta.
Este vídeo apresenta a visão da NIRCam da região de Orion Bar estudada pela equipe de astrônomos. Banhada pela forte luz ultravioleta das estrelas do Aglomerado do Trapézio, é uma área de intensa atividade, com formação estelar e astroquímica ativa. Isso a tornou um lugar perfeito para estudar o impacto exato que a radiação ultravioleta tem na composição molecular dos discos de gás e poeira que cercam as novas estrelas. A radiação erode o gás e a poeira da nebulosa em um processo conhecido como fotoevaporação; isso cria a rica tapeçaria de cavidades e filamentos que preenchem a imagem. A radiação também ioniza as moléculas, fazendo com que emitam luz – isso não apenas cria uma bela vista, mas também permite que os astrônomos estudem as moléculas usando o espectro de sua luz emitida obtida com os instrumentos MIRI e NIRSpec do Webb. As duas muito grandes, são estrelas brilhantes, sendo duas das três estrelas do sistema θ² Orionis — o Aglomerado do Trapézio também é conhecido como θ¹ Orionis. A estrela mais brilhante aqui, θ² Orionis A, é cercada por nuvens de poeira particularmente brilhantes e vermelhas, que refletem a luz da estrela em direção à Terra. Seu grande brilho — é visível a olho nu — e se deve ao fato de que θ² Orionis A é em si um sistema ternário formado por três estrelas brilhantes estreitamente ligadas. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb), N. Bartmann (ESA/Webb), O. Berné and the PDRs4All ERS Team, Music: Stellardrone – Twilight
“Esta detecção não apenas valida a incrível sensibilidade do Webb, mas também confirma a postulada importância central do CH3+ na química interestelar”, disse Marie-Aline Martin-Drumel, da Universidade de Paris-Saclay, na França, membro da equipe científica. Enquanto a estrela em d203-506 é uma pequena anã vermelha, o sistema é bombardeado por forte luz ultravioleta (UV) de estrelas quentes, jovens e massivas próximas. Os cientistas acreditam que a maioria dos discos de formação de planetas passa por um período de intensa radiação UV, uma vez que as estrelas tendem a se formar em grupos que geralmente incluem estrelas massivas produtoras de UV.
Normalmente, espera-se que a radiação UV destrua moléculas orgânicas complexas, caso em que a descoberta de CH3+ pode parecer uma surpresa. No entanto, a equipe prevê que a radiação UV pode realmente fornecer a fonte de energia necessária para a formação do CH3+ em primeiro lugar. Este uma vez formado, promove reações químicas adicionais para construir moléculas de carbono mais complexas.
Em termos gerais, a equipe ressalta que as moléculas que eles veem em d203-506 são bem diferentes dos discos protoplanetários típicos. Em particular, eles não conseguiram detectar nenhum sinal de água.
Essas descobertas, que são do programa PDRs4ALL Early Release Science program, foram publicadas na revista Nature.
“Isso mostra claramente que a radiação ultravioleta pode mudar completamente a química de um disco protoplanetário. Ela pode realmente desempenhar um papel crítico nos primeiros estágios químicos das origens da vida”, elaborou Olivier Berné, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica em Toulouse, autor principal do estudo.
Mais informações: Olivier Berné et al, Formation of the Methyl Cation by Photochemistry in a Protoplanetary Disk, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06307-x
