NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Pela primeira vez, os investigadores confirmaram a presença de água gelada cristalina num disco de detritos poeirentos que orbita uma estrela semelhante ao Sol.
Estará a água gelada dispersa em sistemas à volta de outras estrelas? Os astrónomos há muito que esperam que sim, em parte com base em anteriores deteções da sua forma gasosa, vapor de água, e na sua presença no nosso próprio Sistema Solar.
Agora há evidências definitivas: investigadores confirmaram a presença de água gelada cristalina num disco de detritos poeirentos que orbita uma estrela semelhante ao Sol a 155 anos-luz de distância, utilizando dados detalhados conhecidos como espetros do Telescópio Espacial James Webb da NASA.
A descoberta foi apresentada num artigo publicado na quarta-feira na revista Nature.
Em 2008, dados do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, já aposentado, tinham sugerido a possibilidade de existir água gelada neste sistema.
“O Webb detetou inequivocamente não apenas água gelada, mas água gelada cristalina, que também se encontra em locais como os anéis de Saturno e corpos gelados na Cintura de Kuiper do nosso Sistema Solar”, disse Chen Xie, investigador na Universidade Johns Hopkins em Baltimore, nos EUA, e autor principal do artigo.
Toda a água gelada que o Webb detetou está associada a finas partículas de poeira em todo o disco — como se fossem pequenas “bolas de neve sujas”. Há décadas que os astrónomos esperam por estes dados definitivos.
“Quando eu era estudante, há 25 anos, o meu orientador disse-me que devia haver gelo nos discos de detritos, mas antes do Webb não tínhamos instrumentos suficientemente sensíveis para fazer estas observações”, diz Christine Chen, astrónoma no Space Telescope Science Institute, em Baltimore, e co-autora do estudo.
“O que é mais impressionante é que estes dados são semelhantes a outras observações recentes, do telescópio, de objetos da Cintura de Kuiper no nosso próprio Sistema Solar”, acrescentou Chen.
A água gelada é um ingrediente vital nos discos em torno de estrelas jovens — influencia fortemente a formação de planetas gigantes e pode também ser entregue por pequenos corpos, como cometas e asteroides, a planetas rochosos já formados.
Agora que os investigadores detetaram água gelada com o Webb, abriram a porta a todos os investigadores para estudarem como estes processos se desenrolam de novas formas em muitos outros sistemas planetários.
Rochas, poeira e gelo
A estrela, catalogada HD 181327, é significativamente mais jovem do que o nosso Sol. Estima-se que tenha 23 milhões de anos, em comparação com os 4,6 mil milhões de anos do Sol.
A estrela é um pouco mais massiva do que o Sol, e é mais quente, o que levou à formação de um sistema ligeiramente maior à sua volta. As observações do Webb confirmam a existência de uma divisão significativa entre a estrela e o seu disco de detritos — uma vasta área livre de poeira.
Mais longe, o seu disco de detritos é semelhante à Cintura de Kuiper do nosso Sistema Solar, onde se encontram planetas anões, cometas e outros pedaços de gelo e rocha (e que por vezes colidem uns com os outros).
Há milhares de milhões de anos, a nossa Cintura de Kuiper era provavelmente semelhante ao disco de detritos desta estrela.
“HD 181327 é um sistema muito ativo“, disse Chen. “Há colisões regulares e contínuas no seu disco de detritos. Quando esses corpos gelados colidem, libertam minúsculas partículas de água gelada empoeirada que têm o tamanho perfeito para serem detetadas pelo Webb”.
Água gelada – quase em todo o lado
A água gelada não está espalhada uniformemente por este sistema. A maior parte encontra-se onde é mais frio e mais longe da estrela. “A área exterior do disco de detritos é constituída por mais de 20% de água gelada”, disse Xie.
Quanto mais perto os investigadores olhavam, menos água gelada encontravam. No meio do disco de detritos, o Webb detetou cerca de 8% de água gelada.
Aqui, é provável que as partículas de água gelada sejam produzidas um pouco mais depressa do que são destruídas. Na área do disco de detritos mais perto da estrela, o Webb não detetou quase nenhuma. É provável que a luz ultravioleta da estrela vaporize as partículas de água gelada mais próximas.
Também é possível que rochas conhecidas como planetesimais tenham “trancado” água gelada nos seus interiores, que o Webb não consegue detetar.
Esta equipa e muitos outros investigadores continuarão a procurar — e a estudar — água gelada em discos de detritos e sistemas planetários em formação ativa na nossa Galáxia.
“A presença de água gelada ajuda a facilitar a formação de planetas“, disse Xie. “Os materiais gelados podem também ser ‘entregues’ a planetas terrestres que se podem formar ao longo de algumas centenas de milhões de anos em sistemas como este”.
