Moléculas orgânicas complexas consideradas ingredientes das reações químicas que podem levar ao surgimento da vida foram identificadas pela primeira vez em gelos em torno de duas estrelas nascentes. Esse tipo de composto, formado por pelo menos 6 átomos que incluem carbono, oxigênio e hidrogênio, já tinha sido encontrado no estado gasoso em outras protoestrelas, que estão nos primórdios de sua formação e ainda não têm planetas ao seu redor. Sua detecção como um sólido havia sido prevista por experimentos em laboratório, mas nunca fora obtida de forma inequívoca por meio de observações astronômicas. Agora, segundo artigo publicado em março na revista Astronomy & Astrophysics, a assinatura química de pelo menos três moléculas orgânicas complexas foi observada, sem margem de dúvida, nas estrelas IRAS 2A e IRAS 23385. A primeira dista 975 anos-luz da Terra e a segunda 16 mil anos-luz.

A molécula mais famosa identificada foi o etanol (CH₃CH₂OH), o álcool etílico presente na cerveja, vinho e em outras bebidas. Outra razoavelmente conhecida foi o acetaldeído (CH₃CHO), um dos agentes responsáveis pela sensação de ressaca depois de beber em excesso. O terceiro composto identificado é menos familiar: o metanoato de metila (CH₃OCHO), que pode ser usado como solvente do acetato de celulose e inseticida. Com um grau de certeza menor, também foi registrado no gelo interestelar indício de ácido acético (CH₃COOH), principal ingrediente do vinagre.

“O artigo mostra que moléculas orgânicas complexas podem se formar no gelo em torno das protoestrelas. Vários trabalhos de laboratório sugeriam que isso era possível, mas não havia nenhuma observação que comprovasse essa ideia� explica o astrofísico brasileiro Will Rocha, primeiro autor do trabalho, que faz pós-doutorado na Universidade de Leiden, nos Países Baixos. “Por estarem presentes no gelo, essas moléculas teriam menor chance de serem destruídas pela radiação e poderiam sobreviver ao processo de evolução de uma protoestrela.�Dessa forma, em tese, poderiam ser inseridas em planetas em formação e servir de matéria-prima para a formação de moléculas necessárias para o surgimento de vida, como os aminoácidos.

O registro foi obtido com um dos espectrógrafos a bordo do telescópio espacial James Webb, projeto das agências espaciais norte-americana (Nasa), europeia (Esa) e canadense (CSA). Esse tipo de instrumento dispersa a luz proveniente de um objeto astrofísico e permite, entre outros parâmetros, inferir sua composição química.

Para o astrofísico Sergio Pilling, coordenador do Laboratório de Astroquímica e Astrobiologia da Universidade do Vale do Paraíba (Univap), o trabalho reforça a hipótese de que certa química orgânica complexa ocorre em grãos gelados antes de serem incorporados às fases gasosas ou até mesmo aos corpos planetários. “Compreender a abundância e a distribuição dessas moléculas no espaço pode fornecer insights sobre a habitabilidade potencial de outros planetas� comenta Pilling, que não participou da equipe responsável pelo estudo. Uma das estrelas nascentes, a IRAS 2A, se parece com o Sol no início de sua existência e pode ser útil para entender sua origem.

Artigo científico
ROCHA, W.R.N. et al. JWST Observations of Young protoStars (JOYS+): Detecting icy complex organic molecules and ions. Astronomy & Astrophysics. 13 mar. 2024.

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Pesquisadores do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) estudaram uma amostra de 192 estrelas parecidas com o Sol e encontraram uma correlação entre a presença de planetas e um baixo conteúdo de lítio nas suas estrelas hospedeiras. Essa correlação pode ajudar a explicar por que o Sol possui uma abundância de lítio anormalmente baixa em comparação com suas estrelas “gêmeas� A descoberta, que utilizou dados do telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul (ESO), também pode ajudar a identificar estrelas que possuem planetas em suas órbitas a partir da análise de sua composição química. Os dados foram divulgados ontem (09/11) na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

O Sol é apenas uma dentre bilhões de estrelas em nossa galáxia, mas a única encontrada até o momento que hospeda seres vivos. Isso leva os astrônomos a acreditar que a vida é algo extremamente raro no Universo. Além disso, as condições necessárias para o desenvolvimento da vida �como, por exemplo, água em estado líquido �ainda não são completamente conhecidas. Assim, os astrônomos voltam sua atenção ao único exemplo conhecido com vida. Especificamente, querem saber qual aspecto torna o Sol tão único. Quão parecido ou diferente é o Sol em comparação às outras estrelas do Universo? Diversos estudos conduzidos com “gêmeas solares�(estrelas com massa, temperatura e composição química muito parecidas com as do Sol) revelaram uma peculiaridade em nossa estrela hospedeira: ela possui um conteúdo de lítio muito mais baixo do que suas gêmeas de mesma idade.

Essa característica pode ser resultado do processo de formação do Sistema Solar. “Todo sistema planetário �composto tanto pela estrela quanto por seus planetas �é formado a partir de uma mesma nuvem de gás e poeira. Portanto, eles têm os mesmos elementos químicos disponíveis para a sua formação. Elementos que não são facilmente condensados a altas temperaturas [como o hidrogênio ou o nitrogênio] são encontrados geralmente em forma gasosa e são usados para compor a estrela e os planetas gasosos� explicou à Assessoria de Imprensa do IAG-USP a astrônoma Anne Rathsam, autora principal do estudo e bolsista de doutorado da FAPESP.

“Por outro lado, elementos que se condensam com facilidade [por exemplo, o lítio e o ferro] formam sólidos, como os planetas rochosos. Sendo assim, é possível que o lítio seja ‘roubado�da nuvem-mãe durante a formação dos sistemas planetários para compor os planetas, deixando a estrela hospedeira empobrecida em lítio� acrescentou.

A pesquisa foi conduzida com dados do espectrógrafo High-Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) do ESO para 36 estrelas que possuem planetas e 156 estrelas sem planetas detectados. O espectrógrafo, que age como um prisma, decompõe a luz da estrela nas diferentes frequências e revela assinaturas que refletem a composição química da estrela. Seguindo esse princípio os pesquisadores puderam determinar o conteúdo de lítio das estrelas estudadas, comparando as com e sem planetas em busca de possíveis correlações.

Fazer essa comparação não é uma tarefa tão simples quanto parece: “O lítio é um elemento químico muito frágil. Ele é facilmente destruído no interior quente de estrelas e sua abundância tende a diminuir conforme elas envelhecem. Além disso, a quantidade de lítio que é destruída depende também da massa e do conteúdo de metais da estrela �quanto menor a massa ou maior a presença de metais, maior será a quantidade de lítio destruída. Assim, estrelas diferentes possuem conteúdos de lítio diferentes� explicou Rathsam.

Dessa forma, a equipe selecionou para comparação apenas estrelas sem planetas com massas, idades e abundâncias de metais próximas às de estrelas com planetas. “Diversos estudos anteriores compararam a abundância de lítio de estrelas com e sem planetas sem selecionar estrelas de comparação parecidas com as hospedeiras de planetas, o que pode introduzir um viés na análise devido a todos os fatores que influenciam na abundância de lítio de uma estrela. Além disso, o problema costuma ser abordado de forma apenas qualitativa, sem uma tentativa de quantificar os efeitos da presença de planetas na abundância química da estrela. Assim, apesar da possível conexão entre lítio e a presença de planetas ser estudada há anos, os resultados de estudos anteriores eram inconclusivos� completou a astrônoma.

Os resultados encontrados revelam que estrelas sem planetas conservam aproximadamente o dobro do conteúdo de lítio de estrelas com planetas. Os testes estatísticos feitos pelos pesquisadores indicam que é improvável que esse resultado seja obtido ao acaso, ou seja, a probabilidade de que ele reflete o comportamento real das estrelas é alta (cerca de 99%).

“Encontramos mais um argumento em favor da hipótese de que o Sol possui composição química diferente de suas estrelas gêmeas devido, ao menos parcialmente, à presença de planetas� afirmou Rathsam. “Não apenas isso, mas agora podemos buscar por estrelas que possuem planetas a partir do estudo de suas abundâncias químicas. Quando identificarmos uma estrela com conteúdo de lítio anormalmente baixo, como no caso do Sol, teremos um indicativo de que ela pode ter planetas ainda não detectados em sua órbita.�/p>

Elemento-chave

Em um contexto mais amplo, o estudo do lítio em diversos tipos de estrelas tem relevância fundamental na astronomia. Segundo o professor do IAG-USP que orientou a pesquisa, Jorge Meléndez, “o lítio é um elemento fascinante. A abundância desse elemento nas estrelas mais antigas da galáxia nos fornece informações cruciais sobre os primeiros minutos do Universo. Embora não seja possível enxergar diretamente o interior estelar, o lítio é importante, pois é sensível às condições de temperatura no interior das estrelas, o que permite avaliar modelos de evolução das estrelas. E, como mostrado em nosso estudo, esse elemento também parece ser chave para identificar estrelas que possuem planetas�

Além da Bolsa de Doutorado Direto concedida a Rathsam, os pesquisadores receberam financiamento da FAPESP por meio de outros três projetos (18/04055-8, 19/19208-7 e 20/15789-2). E também recursos da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).

O artigo Lithium depletion in solar analogs: age and mass effects está disponível em: //academic.oup.com/mnras/article-abstract/525/3/4642/7257564?redirectedFrom=fulltext.

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