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Telescópio James Webb estudará a composição química dos "berçários" de planetas

·3 minuto de leitura

O aguardado lançamento do Telescópio Espacial James Webb está programado para o dia 8 de dezembro deste ano, e as expectativas da comunidade científica só aumentam. Entre os muitos tipos de pesquisa que poderão ser feitas através dele, a NASA espera descobrir detalhes inéditos sobre discos protoplanetários prestes a formar novos mundos.

Como os planetas nascem

(Imagem: Reprodução/M. Weiss/Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics)
(Imagem: Reprodução/M. Weiss/Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics)

A formação de um planeta começa em um anel de poeira e gás que gira ao redor de uma estrela jovem. As partículas desse material, conhecido como “disco protoplanetário”, começam a se juntar em aglomerados que podem chegar a 200 metros de diâmetro, que, por sua vez, colidem uns com os outros, até que objetos maiores sejam formados. Esses objetos são conhecidos como planetesimais, e podem ter cerca de 10 km de diâmetro.

Embora os astrônomos saibam desses detalhes, ainda há muito para ser descoberto sobre a composição química dos discos protoplanetários e como isso influência no tipo de planeta que surgirá ao redor da estrela. Para desvendar esses e outros mistérios, os cientistas estão usando alguns dos radiotelescópios mais poderosos do mundo, como o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que já capturou algumas imagens impressionantes de discos protoplanetários.

Um dos objetivos é saber exatamente quando esses discos começam a se formar e quais são as moléculas presentes. Além disso, é preciso saber como esses elementos são distribuídos pelo disco, ou seja, quais substâncias estão na parte mais próxima da estrela e quais podem ser encontrados na região mais externa do disco. Dependendo dessa distribuição, os planetas podem ter diferentes aspectos, e esse tipo de estudo poderá ser feito com o James Webb.

Infravermelho médio do James Webb

(Imagem: Reprodução/ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/S. Andrews/N. Lira)
(Imagem: Reprodução/ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/S. Andrews/N. Lira)

Para estudar os discos protoplanetários, os cientistas usarão a capacidade do Webb coletar dados em faixas específicas do infravermelho médio. Serão analisados 17 sistemas planetários em formação ativa, já detectados pelo ALMA, para determinar quais moléculas estão nas regiões internas dos anéis de poeira e gás (o ALMA já forneceu detalhes sobre as regiões externas dos discos).

As partes mais próximas das estrelas são importantes, pois é ali onde planetas rochosos, como a Terra, podem começar a se formar. Mas o tipo de planeta a surgir dependerá da composição química de seus “berços”. Por isso, os pesquisadores esperam calcular a quantidade de água, monóxido de carbono, dióxido de carbono, metano e amônia em cada disco, entre outras moléculas consideradas essenciais à vida.

Para isso, o Webb deve capturar toda a luz infravermelha emitida pelo centro de cada um dos 17 discos protoplanetários, e retornar aos cientistas espectros que revelam quais comprimentos de onda foram absorvidos e emitidos por cada pedacinho do disco. Essa é a assinatura única que cada molécula deixa, permitindo aos astrônomos determinar quais substâncias estão presentes na área analisada. Além disso, os cientistas também podem descobrir informações sobre a temperatura e a quantidade de cada molécula nos discos.

Detalhe de um disco protoplanetário não relacionado à pesquisa, onde foi encontrada uma quantidade de metanol (Imagem: Reprodução/ALMA/Booth et al. & ESO/NASA/ESA/Ardila)
Detalhe de um disco protoplanetário não relacionado à pesquisa, onde foi encontrada uma quantidade de metanol (Imagem: Reprodução/ALMA/Booth et al. & ESO/NASA/ESA/Ardila)

Esses estudos ajudarão a responder perguntas, como: de onde vem a água dos planetas? Elas já estava na região onde eles se formaram ou foi levada mais tarde? A presença de alguns dos elementos mais abundantes encontrados nos discos protoplanetários, como carbono, nitrogênio e oxigênio, são “herdados” das nuvens interestelares que os formaram? Ou a mistura de componentes muda com o tempo?

Os pesquisadores escolheram estrelas parecidas com a nossa — elas possuem desde metade da massa do Sol até cerca de duas massas solares. O motivo da pouca variedade é aprender mais sobre os sistemas que podem ser semelhantes ao nosso próprio Sistema Solar, quando ele ainda era um “embrião”. Assim, os cientistas podrão descobrir se há alguma característica comum entre as propriedades dos discos e sua química interna.

Fonte: Canaltech

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