Telescópio Espacial James Webb descobre moléculas orgânicas complexas no gelo interestelar

Décadas atrás, com base em experimentos de laboratório, os cientistas previram pela primeira vez a presença de moléculas orgânicas complexas (COMs) em protoestrelas em estágio inicial, onde os planetas ainda não haviam se formado. Ao longo do tempo, telescópios espaciais fizeram observações que apoiam essa teoria.

Agora, graças à altíssima resolução espectral e sensibilidade do Mid InfraRed Instrument (MIRI) no Telescópio Espacial James Webb, foi possível identificar uma gama de moléculas no gelo interestelar de duas protoestrelas, desde moléculas relativamente simples, como o metano, até compostos complexos, como ácido acético e etanol.

Os resultados foram obtidos como parte do programa JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars) e ajudam a encontrar novas pistas para responder a uma das perguntas mais antigas da astroquímica: qual é a origem da SOM no espaço?

Moléculas orgânicas em protoestrelas

Como parte do programa JOYS+, James Webb observa mais de 30 protoestrelas no infravermelho médio usando MIRI. Em particular, a equipe de pesquisa, liderada por Harold Linnarz da Universidade de Leiden, concentrou-se em estudar traços de COM na fase congelada em duas protoestrelas: a NGC 1333 IRAS 2A de baixa massa e a IRAS 23385+6053 de alta massa.

O primeiro deles, IRAS 2A, é de particular interesse para os cientistas porque é uma estrela semelhante ao Sol primordial, o que poderia nos ajudar a aprender como era o sistema solar no início de sua existência e como moléculas orgânicas complexas eram distribuídas e depois transportadas para a Terra primitiva.

A partir dos espectros obtidos pelo MIRI na faixa de comprimento de onda de 6,8 a 8,6 micrômetros, a equipe detectou acetaldeído, etanol, formiato de metila e ácido acético na fase sólida, além de moléculas orgânicas simples como metano, ácido fórmico, dióxido de enxofre e formaldeído.

O espectro da protoestrela IRAS 2A obtido com o Telescópio Espacial James Webb. Inclui assinaturas de acetaldeído, etanol, formiato de metila, ácido acético na fase sólida.

O dióxido de enxofre, em particular, nos permite estudar o balanço de enxofre presente nas protoestrelas. Além disso, é de interesse prebiótico, uma vez que compostos contendo enxofre desempenharam um papel importante no desencadeamento de reações metabólicas na Terra primitiva.

Moléculas orgânicas complexas na fase sólida?

Os cientistas vêm tentando há anos entender se os SOMs se formam na fase gasosa ou em uma fase sólida como o gelo. Até agora, algumas OMCs foram detectadas na fase de gás quente. Agora, as medições de MIRI sugerem que elas podem ser o resultado da sublimação do gelo, ou seja, a transição de um estado sólido para um gasoso, sem uma transição para uma fase líquida.

A detecção de COM no gelo levou os cientistas a sugerir que reações químicas de fase sólida na superfície de grãos de poeira fria podem criar tipos complexos de moléculas. Isso oferece esperança para uma melhor compreensão da origem de moléculas ainda maiores no espaço.

A abundância de OMC em diferentes estágios da evolução de regiões de formação estelar de baixa massa.

Os cientistas agora querem estudar até que ponto essas COMs são transportadas para planetas em estágios muito tardios na evolução das protoestrelas. Na verdade, o COM no gelo é transportado para discos formadores de planetas de forma mais eficiente do que o gás das nuvens moleculares.

Esses SOMs gelados podem então ser herdados por cometas e asteroides, que por sua vez podem colidir com planetas em formação. Nesse caso, os SOMs poderiam ser entregues a esses planetas, potencialmente fornecendo os ingredientes para a vida prosperar.

O texto completo do estudo, publicado na revista Astronomy & Astrophysics, pode ser encontrado aqui.