Detetada molécula vital na formação de água em estrelas moribundas semelhantes ao Sol

nebulosa_helice_OH+_HerschelDensidade das moléculas percursoras da água detetadas pelo Herschel na Nebulosa da Hélice. O espetro mostra a assinatura de emissão do CO e do OH+ na região marcada com um retângulo branco.
Crédito: Imagem do Hubble: NASA/ESA/C.R. O’Dell (Vanderbilt University), M. Meixner & P. McCullough (STScI); dados do Herschel: ESA/Herschel/SPIRE/MESS Consortium/M. Etxaluze et al.

Cientistas detetaram, pela primeira vez, uma molécula essencial na formação de água no espaço, em cinco nebulosas planetárias próximas. Usando dados obtidos pelo observatório espacial europeu Herschel, duas equipas de astrónomos identificaram de forma independente as linhas de emissão do ião OH+ nos espetros dos objetos NGC 6445, NGC 6720, NGC 6781, NGC 7293 e NGC 6853.

As nebulosas planetárias são envelopes circunstelares de gás ionizado em expansão, formados quando estrelas semelhantes ao Sol atingem a derradeira fase das suas vidas. Estes belíssimos objetos não têm qualquer relação com os planetas. O seu nome foi cunhado no século XVIII, pelo astrónomo inglês William Herschel, que as via através do seu telescópio como corpos circulares difusos – uma aparência que lhe fazia lembrar os planetas gigantes do Sistema Solar.

Tal como as supernovas das estrelas mais massivas, as convulsões estelares responsáveis pela formação das nebulosas planetárias também enriquecem o meio interestelar com uma variedade de elementos, que eventualmente são usados para a construção de novas estrelas e novos planetas. Porém, enquanto que as supernovas forjam elementos mais pesados, as nebulosas planetárias contêm uma proporção mais elevada de elementos mais leves, tais como o carbono, o azoto e o oxigénio – elementos fundamentais para a vida tal como a conhecemos.

Durante a transição para a fase de nebulosa planetária, as estrelas semelhantes ao Sol sofrem uma evolução dramática. Depois de esgotarem o hidrogénio no seu núcleo e de se expandirem sob a forma de uma gigante vermelha, estas estrelas entram num período de instabilidade, durante o qual ejetam as suas camadas mais exteriores para formarem uma nebulosa planetária. No centro, tudo o que resta é um núcleo em rápida contração, um objeto que se transformará numa anã branca, uma estrela extremamente quente e compacta. Com um tamanho aproximado ao da Terra, estes remanescentes estelares inundam o ambiente em seu redor com elevadas quantidades de radiação ultravioleta.

Os cientistas pensavam que esta intensa radiação não só destruía as moléculas que se agrupam na periferia das nebulosas planetárias, como também impedia a formação de novas moléculas. Dados obtidos pelo observatório Herschel sugerem, no entanto, um cenário intrigante. Aparentemente, a molécula OH+, um percursor essencial na formação de água no espaço, sobrevive a estes ambientes extremos, podendo mesmo depender deles para a sua formação.

Num dos estudos foram analisadas onze nebulosas planetárias. A molécula foi detetada em apenas três – curiosamente, nas que albergam as anãs brancas mais quentes, com temperaturas que ultrapassam os 100000 ºC!

“Pensamos que uma pista fundamental é a presença de densos aglomerados de gás e poeira, que são iluminados por radiação ultravioleta e por raios X emitidos pela estrela quente central”, afirmou Isabel Aleman, investigadora da Universidade de Leiden, na Holanda, e primeira autora do trabalho. “Esta radiação altamente energética interage com os aglomerados e desencadeia reações químicas que conduzem à formação das moléculas.”

O segundo trabalho focou-se principalmente na nebulosa da Hélice, também conhecida por NGC 7293 – uma das nebulosas planetárias mais próximas da Terra. Apesar de ter cerca de metade da massa do Sol, a sua estrela central é muito mais quente, atingindo temperaturas na ordem dos 120000 ºC.

Depois de mapear a distribuição de OH+ no interior da nebulosa, a equipa liderada por Mireya Etxaluze, do Instituto de Ciência dos Materiais de Madrid, em Espanha, descobriu que a molécula se encontra localizada predominantemente em regiões onde as moléculas de monóxido de carbono (CO), previamente ejetadas pela estrela, são mais suscetíveis de serem destruídas pela intensa radiação ultravioleta. Esta observação parece sugerir que, uma vez livres da sua ligação molecular, os atómos de oxigénio combinam-se rapidamente com hidrogénio para formar as moléculas de OH+.

Os dois estudos são os primeiros a identificar esta molécula essencial para a formação da água em nebulosas planetárias, embora ainda não se saiba se estas condições na realidade permitem a continuidade do processo até à formação da molécula de água.

“A proximidade da nebulosa da Hélice significa que temos um laboratório natural à nossa porta cósmica para estudar em maior detalhe a química destes objetos e o seu papel na reciclagem de moléculas no meio interestelar”, disse Etxaluze.

“O Herschel traçou a presença da água pelo Universo, desde as nuvens onde se formam as estrelas até à Cintura de Asteroides no nosso Sistema Solar”, afirmou Gorän Pilbratt, um dos cientistas da missão Herschel. “Agora descobrimos que até as estrelas como o nosso Sol podem contribuir para a formação de água no Universo, mesmo quando se encontram à beira da sua morte.”

Podem ler mais pormenores acerca destes dois trabalhos aqui e aqui.

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