Um estudo liderado por Jenny Frediani na Universidade de Estocolmo revelou um disco de formação planetária com uma composição química surpreendentemente incomum: 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 planetário. O estudo foi publicado na Astronomy & Astrophysics.
“Ao contrário da maioria dos discos de formação planetária próximos, onde o vapor d’água domina as regiões internas, este disco é surpreendentemente rico em dióxido de carbono,” diz Jenny Frediani, estudante de doutorado do Departamento de Astronomia da Universidade de Estocolmo.
“Na verdade, a água é tão escassa neste sistema que mal pode ser detectada — um contraste dramático com o que geralmente observamos.”
Uma estrela recém-formada está inicialmente profundamente embutida na nuvem de gás da qual foi formada e cria um disco ao seu redor, onde os planetas podem ser formados. Em modelos convencionais de formação planetária, seixos ricos em gelo d’água flutuam do disco externo frio em direção às regiões internas mais quentes, onde as temperaturas crescentes fazem com que os gelos sublimem. Esse processo geralmente resulta em assinaturas fortes de vapor d’água nas zonas internas do disco. No entanto, neste caso, o espectro do JWST/MIRI mostra uma assinatura de dióxido de carbono surpreendentemente forte em vez disso.
“Isso desafia os modelos atuais de química e evolução de discos, 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, pesquisador do Departamento de Astronomia da Universidade de Estocolmo, acrescenta: “Uma abundância tão alta de dióxido de carbono na zona de formação planetária é inesperada. Isso aponta para a possibilidade de que intensa radiação ultravioleta — seja da estrela hospedeira ou de estrelas massivas vizinhas — esteja moldando a química do disco.”
Os pesquisadores também detectaram variantes isotópicas raras de dióxido de carbono, enriquecidas em carbono-13 ou nos isótopos de oxigênio ¹⁷O e ¹⁸O, claramente visíveis nos dados do JWST. Esses isotopólogos podem oferecer pistas vitais para questões de longa data sobre os peculiaridades isotópicas encontradas em meteoritos e cometas — relíquias da formação do nosso próprio Sistema Solar.
Este disco rico em CO2 foi encontrado na região de formação estelar massiva NGC 6357, localizada a aproximadamente 1,7 quiloparsecs (cerca de 53 quadrilhões de quilômetros) de distância. A descoberta foi feita pela colaboração eXtreme Ultraviolet Environments (XUE), que se concentra em como campos de radiação intensos impactam a química dos discos.
Maria-Claudia Ramirez-Tannus do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg e líder da colaboração XUE diz que é 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. Uma vez que a maioria das estrelas e provavelmente a maioria dos planetas se formam em tais regiões, entender esses efeitos é essencial para compreender a diversidade das atmosferas planetárias e seu potencial de habitabilidade.”
Graças ao instrumento MIRI do JWST, os astrônomos agora podem observar discos distantes e envoltos em poeira com um detalhe sem precedentes em comprimentos de onda infravermelhos — proporcionando insights críticos sobre as condições físicas e químicas que governam a formação de planetas. Ao comparar esses ambientes intensos com regiões mais tranquilas e isoladas, os pesquisadores estão descobrindo a diversidade ambiental que molda os sistemas planetários emergentes. Astrônomos da Universidade de Estocolmo e da Chalmers ajudaram a desenvolver o instrumento MIRI, que é uma câmera e um espectrômetro que observa radiação infravermelha de comprimento de onda médio a longo, de 5 micrômetros a 28 micrômetros. Também possui coronógrafos, projetados especificamente para observar exoplanetas.
O estudo “XUE: A região terrestre rica em CO2 de formação planetária de um disco Herbig irradiado externamente” foi publicado na Astronomy & Astrophysics.
