Telescópio espacial James Webb faz a primeira detecção de uma molécula baseada em carbono crucial para a vida

Uma equipe de cientistas internacionais usou o Telescópio Espacial James Webb para detectar pela primeira vez um novo composto de carbono no espaço. Conhecido como cátion metil (CH3+), a molécula é importante porque ajuda a formar moléculas mais complexas à base de carbono.

Essas imagens do Webb mostram uma parte da Nebulosa de Orion conhecida como Barra de Orion. A imagem maior, à esquerda, é do instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) de Webb. No canto superior direito, o telescópio está focado em uma área menor usando o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb. Bem no centro da área do MIRI está um sistema estelar jovem com um disco protoplanetário chamado d203-506. As inserções no canto inferior direito mostram uma imagem combinada de NIRCam e MIRI deste jovem sistema. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) e equipe PDRs4All ERS.

O cátion metil foi detectado em um sistema estelar jovem com um disco protoplanetário, conhecido como d203-506, que fica a cerca de 1.350 anos-luz de distância na Nebulosa de Orion.

Os compostos de carbono formam os blocos de construção 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 orgânica interestelar baseada em carbono, que Webb está abrindo de novas maneiras, é uma área de grande fascínio para muitos astrônomos. As capacidades únicas do telescópio o tornaram um observatório ideal para procurar por essa molécula crucial. De fato, sua excelente resolução espacial e espectral, bem como sua sensibilidade, contribuíram para o sucesso da equipe.

Em particular, a detecção de Webb de uma série de linhas chave de emissão de CH3+ consolidou a descoberta.

“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

Esta imagem tirada pela NIRCam (Near Infrared Camera) do Webb mostra uma parte da Nebulosa de Orion conhecida como Barra de Orion. É uma região onde a luz ultravioleta energética do Aglomerado do Trapézio – localizado no canto superior esquerdo – interage com densas nuvens moleculares. A energia da radiação estelar está erodindo lentamente a Barra de Orion, e isso tem um efeito profundo nas moléculas e na química dos discos protoplanetários que se formaram em torno das estrelas recém-nascidas aqui. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) e equipe PDRs4All ERS.

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, porque as estrelas tendem a se formar em aglomerados que geralmente incluem estrelas massivas produtoras de UV.

Espera-se que a radiação ultravioleta destrua moléculas orgânicas complexas, caso em que a descoberta do CH3+ pode ser uma surpresa. No entanto, a equipe prevê que a radiação UV pode realmente fornecer a fonte de energia necessária para a formação do CH3+. Uma vez formado, promove novas reações químicas para construir moléculas de carbono mais complexas.

Esta imagem do Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb mostra uma pequena região da Nebulosa de Orion. No centro desta imagem está um sistema estelar jovem com um disco protoplanetário chamado d203-506. Uma equipe internacional de astrônomos detectou uma nova molécula de carbono conhecida como cátion metil pela primeira vez em d203-506. Crédito: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) e equipe PDRs4All ERS.

De um modo geral, a equipe observa 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.

“Isso mostra claramente que a radiação ultravioleta pode mudar completamente a química de um disco protoplanetário. Na verdade, poderia desempenhar um papel crítico nos primeiros estágios químicos das origens da vida”, explicou Olivier Berné, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica em Toulouse, principal autor do estudo.

Essas descobertas, que são do programa PDRs4ALL Early Release Science , foram publicadas na revista Nature .