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Novas medições efectuadas pelo MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA detectaram vapor de água no disco interior do sistema PDS 70, situado a 370 anos-luz de distância.

Esta é a primeira detecção de água na região terrestre de um disco já conhecido por albergar dois ou mais protoplanetas.

Esta ilustração mostra a estrela PDS 70 e o seu disco protoplanetário interior. Novas medições do instrumento MIRI do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA indicaram a presença de vapor de água no disco interior do sistema PDS 70, situado a 370 anos-luz de distância. Esta é a primeira detecção de água na região terrestre de um disco já conhecido por albergar dois ou mais protoplanetas, um dos quais pode ser visto em cima à direita.
Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

A água é essencial para a vida tal como a conhecemos. No entanto, os cientistas discutem a forma como chegou à Terra e se os mesmos processos podem ser a semente de exoplanetas rochosos em órbita de estrelas distantes.

Novos conhecimentos podem vir do sistema PDS 70, que alberga um disco interior e um disco exterior separados por uma lacuna com oito mil milhões de quilómetros, no interior dos quais se encontram dois planetas gigantes gasosos conhecidos.

O MIRI detectou vapor de água no disco interior do sistema, a distâncias inferiores a 160 milhões de quilómetros da estrela – a região onde se podem estar a formar planetas terrestres rochosos (a Terra orbita a 150 milhões de quilómetros do Sol).

“Já vimos água noutros discos, mas não tão perto e num sistema onde os planetas se estão a formar. Não podíamos fazer este tipo de medições antes do Webb”, disse a autora principal Giulia Perotti do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha.

“Esta descoberta é extremamente excitante, uma vez que sonda a região onde tipicamente se formam planetas rochosos semelhantes à Terra”, acrescentou o director do mesmo instituto, Thomas Henning, co-autor do artigo.

Henning é o co-investigador principal do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) do Webb, que fez a detecção, e o investigador principal do levantamento MINDS (MIRI Mid-Infrared Disk Survey) que recolheu os dados.

Um ambiente húmido para a formação de planetas

PDS 70 é uma estrela do tipo K, mais fria que o Sol, e tem uma idade estimada em 5,4 milhões de anos. É uma idade relativamente avançada para uma estrela com um disco de formação planetária, o que tornou a descoberta de vapor de água surpreendente.

Ao longo do tempo, o conteúdo de gás e poeira dos discos de formação planetária diminui. Ou a radiação e os ventos da estrela central removem esse material, ou a poeira cresce para objectos maiores que acabam por formar planetas.

Como estudos anteriores não conseguiram detectar água nas regiões centrais de discos com idades semelhantes, os astrónomos suspeitaram que esta poderia não sobreviver à forte radiação estelar, levando a um ambiente seco para a formação de quaisquer planetas rochosos.

Este espectro do disco protoplanetário de PDS 70, obtido com o instrumento MIRI do Webb, mostra uma série de linhas de emissão de vapor de água.
Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

Os astrónomos ainda não detectaram a formação de planetas no disco interior de PDS 70. No entanto, vêem as matérias-primas para a construção de mundos rochosos, sob a forma de silicatos.

A detecção de vapor de água implica que, se os planetas rochosos se estiverem a formar ali, terão água disponível desde o início.

“Encontrámos uma quantidade relativamente grande de pequenos grãos de poeira. Combinado com a nossa detecção de vapor de água, o disco interior é um lugar muito excitante”, disse o co-autor Rens Waters da Universidade de Radboud nos Países Baixos.

Qual é a origem da água?

A descoberta levanta a questão de saber de onde veio a água. A equipa do MINDS considerou dois cenários diferentes para explicar a sua descoberta.

Uma possibilidade é que as moléculas de água se estejam a formar no local onde as detectamos, à medida que os átomos de hidrogénio e oxigénio se combinam.

Uma segunda possibilidade é que as partículas de poeira revestidas de gelo estejam a ser transportadas do disco exterior frio para o disco interior quente, onde a água gelada sublima e se transforma em vapor. Um tal sistema de transporte seria surpreendente, uma vez que a poeira teria de atravessar a grande divisão escavada pelos dois planetas gigantes.

Outra questão levantada pela descoberta é como é que a água poderia sobreviver tão perto da estrela, onde a luz ultravioleta da estrela deveria quebrar as moléculas de água.

Muito provavelmente, o material circundante, como a poeira e outras moléculas de água, serve como escudo protector. Como resultado, a água detectada perto de PDS 70 poderia sobreviver à destruição.

Em última análise, a equipa utilizará dois dos outros instrumentos do Webb, a NIRCam (Near-InfraRed Camera) e o espectrógrafo NIRSpec (Near-InfraRed Spectrograph) para estudar o sistema PDS 70, num esforço para obter uma compreensão ainda maior.

Estas observações foram efectuadas no âmbito do programa GTO (Guaranteed Time Observation) 1282. Esta descoberta foi publicada na revista Nature.

// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Universidade de Radboud (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)