Webb encontra gelo de água e dióxido de carbono ao redor de Beta Pictoris

O Telescópio Espacial James Webb detectou gelo de água e dióxido de carbono no disco de detritos ao redor de Beta Pictoris, uma estrela jovem a cerca de 64 anos-luz da Terra e com aproximadamente 20 milhões de anos. Os resultados provêm de um estudo liderado por Sarah Betti, astrônoma do Space Telescope Science Institute em Baltimore, publicado na Science.

Detecção de gelo

A equipe de Betti observou Beta Pictoris em 7 de dezembro de 2023, usando o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do Webb, que registra um espectro completo de 0,6 a 5,2 micrômetros para cada ponto na imagem. Após subtrair o brilho da estrela, os pesquisadores mediram quanto da luz estelar o poeira do disco reflete em cada comprimento de onda.

O gelo de água absorve luz fortemente perto de 3 micrômetros, enquanto o gelo de dióxido de carbono absorve em 4,27 micrômetros ou 4,39 micrômetros quando contém o isótopo mais pesado carbono-13. Espectros detalhados de dois pontos em lados opostos da estrela, cada um a cerca de 100 unidades astronômicas de distância, mostraram tanto gelo de água quanto de dióxido de carbono, incluindo a forma comum e a versão mais rara de carbono-13.

Composição e estrutura do gelo

As características do dióxido de carbono foram deslocadas ligeiramente para comprimentos de onda mais curtos e eram muito mais largas do que as do gelo de dióxido de carbono puro medido em laboratório. A equipe afirma no artigo que este é o comportamento do dióxido de carbono quando suas moléculas ficam presas dentro do gelo de água, o que significa que os dois gelos estão bem misturados em vez de ficarem lado a lado como grãos separados.

A equipe calculou que há ligeiramente mais de uma molécula de dióxido de carbono para cada 10 moléculas de água, o que significa que ele representa cerca de 11 por cento do gelo. Isso está dentro da faixa de 2,5 a 30 por cento medida em cometas do Sistema Solar e dos 7 a 20 por cento vistos no gelo de discos ao redor de outras estrelas recém-nascidas.

O gelo de água é quase inteiramente amorfo, um sólido desordenado e semelhante ao vidro. O gelo cristalino produz um pico agudo no espectro logo acima de 3 micrômetros, mas esse pico estava ausente em Beta Pictoris. A equipe estima que menos de 7 por cento do gelo de água no sistema seja cristalino.

Origem do gelo

Para que o gelo amorfo permaneça nessa forma, ele deve permanecer mais frio do que cerca de 100 Kelvin, ou menos 173° Celsius. Caso contrário, algo precisa continuar quebrando sua estrutura cristalina, como luz ultravioleta de alta energia, raios cósmicos ou partículas emanadas da estrela. Os pesquisadores concluíram que o gelo provavelmente se formou no meio interestelar, muito antes dos planetas de Beta Pictoris começarem a se formar.

A equipe argumenta que a distribuição uniforme do gelo ao longo do disco requer colisões frequentes entre planetesimais. Cada colisão liberaria poeira gelada fresca, incluindo gelo que estava enterrado e protegido no interior dos corpos em colisão, repondo o que a luz solar destrói.

Por que isso importa

Os resultados apoiam a ideia de que o gás monóxido de carbono do disco provém de corpos gelados em colisão e oferecem uma explicação de como o gelo pode sobreviver em um ambiente constantemente exposto à luz ultravioleta. Se um sistema planetário jovem a 64 anos-luz de distância pode ter começado com ingredientes gelados muito semelhantes aos nossos, então o gelo primordial e interestelar pode ser um ingrediente comum dos sistemas planetários em geral, o que significa que os materiais brutos para mundos ricos em água e potencialmente habitáveis também podem ser comuns.

Fontes (em inglês)

• arstechnica.com: James Webb telescope finds ice older than the star it orbits - Ars Technica
• ua.news: James Webb detects ice likely older than Beta Pictoris — Ars Technica | UA.NEWS

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.