Telescópio da NASA acha pela primeira vez um enorme disco de gelo

Afinal, a água congelada está espalhada por sistemas em torno de outras estrelas? Astrônomos há muito tempo suspeitam que sim, baseando-se parcialmente em detecções anteriores da forma gasosa da água — o vapor — e em sua presença em nosso próprio sistema solar.

Agora, há uma prova definitiva: pesquisadores confirmaram a presença de gelo de água cristalina em um disco de detritos ao redor de uma estrela parecida com o Sol, localizada a 155 anos-luz da Terra. A descoberta foi feita a partir de espectros detalhados obtidos pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. (O termo “gelo de água” é usado para especificar sua composição, já que muitas outras moléculas congeladas também são observadas no espaço, como o dióxido de carbono, o famoso “gelo seco”.) Em 2008, dados do agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer já haviam sugerido essa possibilidade.

“O Webb detectou de forma inequívoca não apenas gelo de água, mas gelo de água cristalina, o mesmo tipo encontrado nos anéis de Saturno e em corpos gelados do Cinturão de Kuiper”, afirmou Chen Xie, autor principal do novo artigo e pesquisador da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore.

Todo o gelo de água detectado pelo Webb está misturado a partículas finas de poeira ao longo do disco — como minúsculas “bolas de neve sujas”. Os resultados foram publicados na quarta-feira na revista Nature.

Astrônomos esperaram por esses dados por décadas. “Quando eu era estudante de pós-graduação há 25 anos, meu orientador me disse que deveria haver gelo nos discos de detritos, mas antes do Webb não tínhamos instrumentos sensíveis o suficiente para essas observações”, disse Christine Chen, coautora do estudo e astrônoma no Instituto de Ciência do Telescópio Espacial, também em Baltimore. “O mais impressionante é que esses dados se parecem com outras observações recentes do Webb sobre objetos do Cinturão de Kuiper no nosso sistema solar.”

O gelo de água é um ingrediente vital em discos ao redor de estrelas jovens — ele influencia fortemente a formação de planetas gigantes e pode ser entregue por corpos menores como cometas e asteroides a planetas rochosos já formados. Agora que os pesquisadores detectaram esse gelo com o Webb, novas possibilidades se abrem para investigar esses processos em muitos outros sistemas planetários.

Rochas, poeira e gelo em movimento A estrela observada, catalogada como HD 181327, é significativamente mais jovem que o Sol — estima-se que tenha 23 milhões de anos, contra os 4,6 bilhões do nosso astro. Ela também é um pouco mais massiva e quente, o que levou à formação de um sistema levemente maior ao seu redor.

As observações do Webb confirmaram um amplo espaço vazio entre a estrela e seu disco de detritos — uma região livre de poeira. Mais distante, o disco se assemelha ao nosso Cinturão de Kuiper, onde se encontram planetas-anões, cometas e outros fragmentos de gelo e rocha que, às vezes, colidem entre si. Há bilhões de anos, nosso próprio Cinturão de Kuiper provavelmente se parecia com o disco dessa estrela.

“HD 181327 é um sistema muito ativo”, disse Chen. “Há colisões frequentes em seu disco de detritos. Quando esses corpos gelados colidem, liberam partículas minúsculas de poeira e gelo d’água — exatamente do tamanho ideal para o Webb detectar.”

Gelo por toda parte — ou quase O gelo de água não está espalhado uniformemente nesse sistema. A maior parte foi encontrada nas áreas mais frias e afastadas da estrela. “A região externa do disco de detritos contém mais de 20% de gelo de água”, explicou Xie.

À medida que os pesquisadores observaram áreas mais próximas da estrela, encontraram menos gelo. Na região intermediária do disco, o Webb detectou cerca de 8%. Ali, os grãos de água congelada provavelmente são formados um pouco mais rápido do que se deterioram. Na parte mais próxima da estrela, quase nenhum gelo foi detectado. É provável que a luz ultravioleta da estrela vaporize esses grãos. Também pode ser que rochas conhecidas como planetesimais tenham aprisionado o gelo em seus interiores, onde o Webb não consegue detectar.

Esta equipe — e muitas outras — continuará buscando e estudando o gelo de água em discos de detritos e sistemas planetários em formação por toda a galáxia. “A presença de gelo ajuda na formação de planetas”, afirmou Xie. “Esses materiais gelados podem acabar sendo ‘entregues’ a planetas rochosos que talvez se formem ao longo de centenas de milhões de anos, em sistemas como este.”

Os pesquisadores usaram o instrumento NIRSpec (Espectrógrafo de Infravermelho Próximo) do Webb, extremamente sensível a partículas de poeira tênues que só podem ser detectadas do espaço.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório científico espacial do mundo. Ele está desvendando mistérios do nosso sistema solar, observando mundos distantes em torno de outras estrelas e investigando as origens do universo e do nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA, com participação da ESA (Agência Espacial Europeia) e da CSA (Agência Espacial Canadense).