James Webb encontra água congelada em um sistema estelar jovem pela primeira vez

Ele já havia sido encontrado antes nos anéis de Saturno e em corpos gelados no Cinturão de Kuiper do nosso Sistema Solar, mas nunca em um lugar como este. Uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo a astrofísica Noemí Pinilla, da Universidade de Oviedo, e do Instituto de Ciências e Tecnologias Espaciais das Astúrias (ICTEA), descobriu, pela primeira vez, gelo de água cristalina em um disco de detritos empoeirados ao redor de uma estrela jovem, semelhante ao Sol. O futuro sistema estelar, localizado a 155 anos-luz de distância, foi observado com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. A descoberta "reforça a ideia de que pode haver vida não apenas em nosso planeta, ou em nossa vizinhança, mas em qualquer lugar do universo que tenha condições semelhantes", disse Pinilla a este jornal.

Os astrônomos esperam por esses dados "irrefutáveis" há décadas. Em 2008, observações do Telescópio Espacial Spitzer da NASA já sugeriam a possibilidade de água congelada neste sistema, mas só agora o Telescópio Espacial James Webb detectou isso "de forma inequívoca", segundo Chen Xie, cientista da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, Maryland (EUA) e principal autor do artigo publicado nesta quarta-feira na revista 'Nature'. Toda a água congelada detectada está misturada com finas partículas de poeira por todo o disco, como "bolas de neve sujas".

A estrela, catalogada como HD 181327, é significativamente mais jovem que o nosso Sol. Estima-se que ela tenha 23 milhões de anos, em comparação aos 4,6 bilhões de anos da nossa estrela. Ele também é um pouco mais massivo e mais quente, o que levou à formação de um sistema um pouco maior ao seu redor.

As observações de Webb confirmam uma lacuna significativa entre a estrela e seu disco de detritos, uma área ampla livre de poeira. Esse disco é semelhante ao nosso Cinturão de Kuiper, onde planetas anões, cometas e outros pedaços de gelo e rocha às vezes colidem. Bilhões de anos atrás, nosso Cinturão de Kuiper provavelmente era semelhante ao disco de detritos desta estrela. “É como ver o nosso sistema solar há bilhões de anos, em sua infância cósmica”, diz Pinilla,

"HD 181327 é um sistema muito ativo", disse Chen. "Há colisões regulares e contínuas em seu disco de detritos. Quando esses corpos gelados colidem, eles liberam minúsculas partículas de gelo de água empoeirado que têm o tamanho perfeito para serem detectadas pelo Webb."

O gelo de água não é distribuído uniformemente por todo o sistema. A maioria, 20%, é encontrada onde é mais frio e mais distante da estrela. Entretanto, quanto mais os pesquisadores olhavam, menos gelo de água eles encontravam. Em direção ao centro do disco de detritos, Webb detectou cerca de 8% de gelo de água. Aqui, as partículas de água congelada provavelmente serão produzidas um pouco mais rápido do que destruídas. Na área do disco de detritos mais próxima da estrela, quase nada foi detectado. A luz ultravioleta da estrela provavelmente vaporiza as partículas próximas, ou rochas conhecidas como planetesimais a aprisionaram em seu interior.

O gelo de água é um ingrediente vital nos discos que circundam estrelas jovens. Ela influencia muito a formação de planetas gigantes e também pode ser transportada por corpos pequenos, como cometas e asteroides, para planetas rochosos totalmente formados. E com a água, cresce a esperança de vida em outros cantos do universo.

"Pelo que sabemos, se houver água líquida e moléculas de carbono, o desenvolvimento da vida é mais possível", diz Pinilla. "Em nosso Sistema Solar, buscamos sinais de vida em satélites gelados, como Europa (a lua de Júpiter), onde há oceanos de água líquida abaixo da camada de gelo estrutural. Agora que confirmamos a presença de gelo de água, e provavelmente de gelo molecular contendo carbono, sabemos que planetesimais gelados semelhantes aos mundos oceânicos em nosso Sistema Solar podem existir, e as colisões que criam essa poeira gelada podem enviar as sementes da vida para planetas rochosos mais quentes", diz ele.

Como ele explica, "Se planetas gigantes já se formaram em um disco de detritos, planetas gelados ou suas luas ainda podem se formar. Essa descoberta nos diz que a formação planetária que teorizamos em nosso sistema solar pode ser um processo universal, comum a exoplanetas."

Agora que Webb detectou gelo de água, abriu-se a porta para todos os pesquisadores estudarem como esses processos ocorrem de novas maneiras em muitos outros sistemas planetários. Noemí Pinilla chegou ao ICTEA em outubro com uma bolsa da ATRAE para atrair pesquisadores espanhóis no exterior. Ele espera adicionar alunos ao seu grupo.

Embora ele não tenha feito parte originalmente desta equipe de pesquisa, sua experiência estudando o sistema solar — particularmente objetos gelados — mostrou-se relevante e necessária para interpretar seus dados. Quando o pesquisador principal examinou os espectros obtidos, ele identificou características que apontavam para a presença de um disco de planetesimais gelados, muito semelhante ao que, em tempos antigos, deu origem ao cinturão transnetuniano e a objetos tão representativos quanto Plutão. Foi então que ela recorreu ao pesquisador asturiano para colaborar na interpretação espectral, dada sua experiência com pequenos corpos no sistema solar.

Segundo o astrofísico, o Telescópio Espacial James Webb se tornou uma "máquina de desejos" para a ciência, transformando muitas das hipóteses que guiaram a exploração do cosmos por décadas em dados e detecções reais. "Webb está preenchendo as lacunas entre as principais escalas e estágios da formação planetária, do meio interestelar e nuvens moleculares aos discos protoplanetários, exoplanetas e, finalmente, nosso próprio sistema solar", enfatizou.