“Cópia” do Sol forja e cospe cristais por uma “autoestrada cósmica” para fazer cometas

Algures na Nebulosa da Serpente, o Webb mostrou como disco de gás e poeira que rodeia uma estrela muito jovem e em formação ativa é onde os silicatos cristalinos são forjados e como os cristais são transportados.

Há muito que os astrónomos procuram evidências que expliquem porque é que os cometas nos arredores do nosso Sistema Solar contêm silicatos cristalinosuma vez que os cristais necessitam de calor intenso para se formarem e estas “bolas de neve sujas” passam a maior parte do tempo nas ultrafrias Cintura de Kuiper e Nuvem de Oort.

Agora, olhando para lá do nosso Sistema Solar, o Telescópio Espacial James Webb da NASA apresentou a primeira evidência conclusiva que relaciona a forma como essas condições são possíveis.

O telescópio mostrou claramente, e pela primeira vez, que a parte quente e interior do disco de gás e poeira que rodeia uma estrela muito jovem e em formação ativa é onde os silicatos cristalinos são forjados.

O Webb também revelou um forte fluxo que é capaz de transportar os cristais para as orlas exteriores deste disco. Comparado com o nosso Sistema Solar, completamente formado e maioritariamente limpo de poeira, os cristais estariam a formar-se aproximadamente entre o Sol e a Terra.

As observações sensíveis da protoestrela, pelo Webb no infravermelho médio, estrela esta catalogada CE 53também mostram que os ventos poderosos do disco da estrela estão provavelmente a catapultar estes cristais para locais distantes, como a orla incrivelmente fria do seu disco protoplanetário, onde os cometas podem eventualmente formar-se.

“Os fluxos estruturados de EC 53 podem levantar estes silicatos cristalinos recém-formados e transferi-los para o exterior, como se estivessem numa autoestrada cósmica“, disse Jeong-Eun Lee, a principal autora de um novo artigo científico publicado na revista Nature e professora na Universidade Nacional de Seul, na Coreia do Sul.

“O Webb não só nos mostrou exatamente que tipos de silicatos se encontram na poeira perto da estrela, mas também onde se encontram antes e durante um surto”.

A equipa usou o MIRI (Instrumento de infravermelho médio) do Webb para recolher dois conjuntos de espetros altamente detalhados com o intuito de identificar elementos e moléculas específicas e de determinar as suas estruturas. Em seguida, mapearam com precisão onde tudo se encontra, tanto quando EC 53 está “calma” (mas ainda a “mordiscar” gradualmente o seu disco) como quando está mais ativa (o que é conhecido como uma fase eruptiva).

Esta estrela, que tem sido estudada por esta equipa e outras durante décadas, é altamente previsível (outras estrelas jovens têm erupções erráticas, ou os seus surtos duram centenas de anos). De 18 em 18 meses, EC 53 inicia uma bombástica fase eruptiva de 100 dias, acelerando o ritmo e devorando absolutamente o gás e a poeira das redondezas, enquanto ejeta parte do que ingere sob a forma de poderosos jatos e fluxos. Estas expulsões podem atirar alguns dos cristais recém-formados para a periferia do disco protoplanetário da estrela.

“Mesmo como cientista, é espantoso para mim que possamos encontrar silicatos específicos no espaço, incluindo forsterite e enstatite perto de EC 53”, disse Doug Johnstone, coautor e principal investigador do NRC (National Research Council) do Canadá. “Estes são minerais comuns na Terra. O principal ingrediente do nosso planeta é o silicato”.

Durante décadas, a investigação identificou também silicatos cristalinos não só em cometas do nosso Sistema Solar, mas também em discos protoplanetários distantes em torno de outras estrelas ligeiramente mais antigas, mas não conseguiu determinar como lá chegaram. Com os novos dados do Webb, os investigadores agora compreendem melhor como é que estas condições são possíveis.

“É incrivelmente impressionante que o Webb possa não só mostrar-nos tanto, mas também onde tudo está”, disse Joel Verdecoautor e cientista de instrumentos no STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, Maryland, EUA.

“A nossa equipa de investigação mapeou a forma como os cristais se movem ao longo do sistema. Mostrámos efetivamente como a estrela cria e distribui estas partículas superfinas, que são significativamente mais pequenas do que um grão de areia“.

Os dados MIRI do Webb também mostram claramente os jatos estreitos e de alta velocidade de gás quente da estrela perto dos seus polos, e os fluxos ligeiramente mais frios e lentos que provêm da área mais interna e mais quente do disco que alimenta a estrela.

A imagem acima, obtida por outro instrumento do Webb, o NIRCam (Near-Infrared Camera), mostra um conjunto de ventos e luz dispersa do disco de EC 53, dentro de um círculo branco, conjunto este inclinado para a direita. Os seus ventos também circulam na direção oposta, aproximadamente para trás da estrela, mas, no infravermelho próximo, esta região aparece escura. Os seus jatos são demasiado pequenos para serem detetados.

Olhando em frente

EC 53 ainda está “embrulhada” em poeira e poderá continuar a estar durante mais 100.000 anos. Ao longo de milhões de anos, enquanto o disco de uma estrela jovem é fortemente povoado por pequenos grãos de poeira e seixos, ocorrerá um número incalculável de colisões que podem lentamente construir uma série de rochas maiores, levando eventualmente à formação de planetas terrestres e gigantes gasosos.

À medida que o disco assenta, tanto a estrela como os planetas rochosos terminam a sua formação, a poeira desaparece (deixando de obscurecer a vista) e uma estrela semelhante ao Sol permanece no centro de um sistema planetário limpo, com silicatos cristalinos “espalhados” por todo o lado.

EC 53 faz parte da Nebulosa da Serpente, que se situa a 1300 anos-luz da Terra e está repleta de estrelas em formação ativa.