Um estudo liderado por Jenny Frediani, da Universidade de Estocolmo, revelou um disco de formação planetária com uma composição química surpreendentemente invulgar: uma abundância inesperadamente alta de dióxido de carbono (CO₂) em regiões onde planetas semelhantes à Terra podem um dia se formar. A descoberta, feita com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), desafia suposições de longa data sobre a química dos locais de nascimento dos planetas. O estudo foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics.
“Ao contrário da maioria dos discos formadores de planetas próximos, onde o vapor de água domina as regiões internas, este disco é surpreendentemente rico em dióxido de carbono”, afirma Jenny Frediani, estudante de doutorado do Departamento de Astronomia da Universidade de Estocolmo.
“Na verdade, a água é tão escassa neste sistema que é quase indetetável — um contraste dramático com o que normalmente observamos”, acrescenta.
Uma estrela recém-formada está inicialmente profundamente embutida na nuvem de gás a partir da qual se formou e cria um disco à sua volta, onde os planetas podem, por sua vez, ser formados. Nos modelos convencionais de formação planetária, pedras ricas em gelo de água derivam do disco exterior frio para as regiões interiores mais quentes, onde o aumento da temperatura faz com que o gelo se sublime. Este processo resulta normalmente em fortes sinais de vapor de água nas zonas interiores do disco. No entanto, neste caso, o espectro JWST/MIRI mostra, em vez disso, uma assinatura intrigante de dióxido de carbono.
“Isto desafia os modelos atuais de química e evolução do disco, uma vez que os altos níveis de dióxido de carbono em relação à água não podem ser facilmente explicados pelos processos padrão de evolução do disco”, explica Jenny Frediani.
Arjan Bik, investigador do Departamento de Astronomia da Universidade de Estocolmo, acrescenta: “Uma abundância tão elevada de dióxido de carbono na zona de formação planetária é inesperada. Isso aponta para a possibilidade de que a intensa radiação ultravioleta — proveniente da estrela hospedeira ou de estrelas massivas vizinhas — esteja a remodelar a química do disco”.
Os investigadores também detetaram variantes isotópicas raras de dióxido de carbono, enriquecidas em carbono-13 ou nos isótopos de oxigénio ¹⁷O e ¹⁸O, claramente visíveis nos dados do JWST. Esses isótopos podem oferecer pistas vitais para questões de longa data sobre as impressões digitais isotópicas incomuns encontradas em meteoritos e cometas — relíquias da formação do nosso próprio Sistema Solar.
Este disco rico em CO₂ foi encontrado na enorme região de formação estelar NGC 6357, localizada a aproximadamente 1,7 kiloparsecs (cerca de 53 quatrilhões de quilómetros) de distância. A descoberta foi feita pela colaboração eXtreme Ultraviolet Environments (XUE), que se concentra em como campos de radiação intensos afetam a química do disco.
Maria-Claudia Ramirez-Tannus, do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg e líder da colaboração XUE, afirma que se trata de uma descoberta empolgante: “Ela revela como ambientes de radiação extrema — comuns em regiões de formação estelar massiva — podem alterar os blocos de construção dos planetas. Como a maioria das estrelas e provavelmente a maioria dos planetas se formam nessas regiões, compreender esses efeitos é essencial para entender a diversidade das atmosferas planetárias e seu potencial de habitabilidade”.
Graças ao instrumento MIRI do JWST, os astrónomos podem agora observar discos distantes e envoltos em poeira com detalhes sem precedentes em comprimentos de onda infravermelhos — fornecendo informações críticas sobre as condições físicas e químicas que regem a formação dos planetas. Ao comparar esses ambientes intensos com regiões mais tranquilas e isoladas, os investigadores estão a descobrir a diversidade ambiental que molda os sistemas planetários emergentes.
Astrónomos da Universidade de Estocolmo e da Chalmers ajudaram a desenvolver o instrumento MIRI, que é uma câmara e um espectrógrafo que observa radiação infravermelha de comprimento de onda médio a longo, de 5 microns a 28 microns. Ele também possui coronógrafos, projetados especificamente para observar exoplanetas.
O estudo “XUE: A região rica em CO₂ de formação de planetas terrestres de um disco de Herbig irradiado externamente” foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics.
