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jun 17

ALMA: Primeira detecção de metanol em um disco de formação planetária (TW Hydrae)

http://www.eso.org/public/images/eso1619a/

Esta concepção artística mostra o disco protoplanetário mais próximo conhecido, situado em torno da estrela TW Hydrae na extensa constelação da Hidra. O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) descobriu a molécula orgânica de álcool metílico neste disco. Esta é a primeira detecção deste composto num disco jovem de formação planetária. Créditos: ESO/M. Kornmesser

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) detectou a molécula orgânica de álcool metílico (metanol) no disco protoplanetário da TW Hydrae. Esta é a primeira vez que se detecta tal composto num disco de formação planetária jovem. O metanol é a única molécula orgânica complexa detectada até agora em discos, que deriva inequivocamente de uma forma gelada. A sua detecção ajuda os astrônomos a compreender os processos químicos que ocorrem durante a formação de sistemas planetários e que, em última instância, levam à criação dos ingredientes necessários à vida.

O disco protoplanetário em torno da jovem estrela TW Hydrae é o disco mais próximo da Terra que se conhece, situando-se a uma distância de apenas 170 anos-luz. Como tal é um alvo ideal para os astrônomos estudarem este tipo de objetos. O sistema assemelha-se bastante ao que os astrônomos pensam que terá sido o Sistema Solar durante a sua formação, há mais de 4 bilhões de anos atrás.

O Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) é o mais poderoso observatório que existe atualmente para mapear a composição química e a distribuição de gás frio em discos próximos. Estas capacidades únicas foram utilizadas por um grupo de astrônomos liderados por Catherine Walsh (Observatório de Leiden, Holanda) para investigar a química do disco protoplanetário da estrela TW Hydrae.

As observações ALMA revelaram pela primeira vez as impressões digitais do álcool metílico gasoso, ou metanol (CH3OH), num disco protoplanetário. O metanol, um derivado do metano, é uma das maiores moléculas orgânicas complexas detectadas em discos até hoje. Identificar a sua presença em objetos pré-planetários representa um marco importante para compreender como é que as moléculas orgânicas são incorporadas nos planetas em nascimento.

Adicionalmente, o metanol é ele próprio um bloco constituinte de espécies mais complexas de importância pré-biótica fundamental, como os compostos dos aminoácidos. Por tudo isto, o metanol desempenha um papel vital na criação da química orgânica rica necessária à vida.

Catherine Walsh, autora principal deste estudo, explicou:

Encontrar metanol num disco protoplanetário mostra a capacidade única do ALMA em investigar o complexo reservatório orgânico gelado dos discos, permitindo-nos pela primeira vez olhar para trás no tempo, para a origem da complexidade química numa maternidade planetária em torno de uma estrela jovem do tipo do Sol.

A existência de metanol gasoso num disco protoplanetário tem uma importância única em astroquímica. Enquanto outras espécies detectadas no espaço são formadas apenas pela química de fase gasosa, ou então por uma combinação das fases gasosa e sólida, o metanol é um composto orgânico complexo, que é formado apenas na fase gelada através de reações na superfície de grãos de poeira.

A visão apurada do ALMA permitiu igualmente aos astrônomos mapear o metanol gasoso no disco de TW Hydrae, revelando um padrão em forma de anel, para além da emissão significativa com origem próximo da estrela central [1].

A observação do metanol na fase gasosa, combinada com informação sobre a sua distribuição, sugere que o metanol se terá formado nos grãos gelados do disco, tendo sido subsequentemente libertado sob a forma gasosa. Esta primeira observação ajuda a clarificar o mistério da transição gelo-gás do metanol [2] e, mais geralmente, os processos químicos em ambientes astrofísicos [3].

Ryan A. Loomis, um coautor do estudo, acrescentou:

A existência de metanol gasoso no disco é um indicador inequívoco de processos químicos orgânicos ricos numa fase inicial de formação estelar e planetária. Este resultado é importante no sentido de compreendermos como é que a matéria orgânica se acumula em sistemas planetários muito jovens.

Esta primeira detecção de sucesso do metanol gasoso frio num disco protoplanetário significa que a produção de química gelada pode agora ser explorada nos discos, abrindo caminho para futuros estudos de química orgânica complexa em locais de formação planetária. Os astrônomos têm agora acesso a uma nova e poderosa ferramenta na busca de exoplanetas que possam abrigar vida.

http://cdn.eso.org/images/large/eso1611a.jpg

Essa é a melhor imagem obtida até à data de um disco protoplanetário, capturada pelo ALMA. A imagem da jovem estrela próxima TW Hydrae mostra os clássicos anéis e espaços vazios que indicam que existe formação planetária no sistema. Créditos: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA); B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk”, de Catherine Walsh et al., publicado no The Astrophysical Journal, Volume 823, Número 1.

Notas

[1] Um anel de metanol entre 30 e 100 unidades astronômicas (UA) reproduz o padrão de metanol observado pelo ALMA. A estrutura identificada apoia a hipótese de que o grosso do reservatório de gelo do disco encontra-se principalmente nos grãos de poeira maiores (com tamanhos até de milímetro), grãos estes situados nas 50 UA interiores, que se separaram do gás e vaguearam radialmente para o interior, em direção à estrela.

[2] Neste estudo, em vez de desorção térmica (com o metanol liberado a temperaturas mais elevadas do que a sua temperatura de sublimação), outros mecanismos parecem atuar e foram avaliados pela equipe, incluindo a fotodesorção por fótons ultravioletas e a desorção reativa. Observações ALMA mais detalhadas ajudariam a definir um destes cenários.

[3] A variação radial de espécies químicas na composição do meio-plano do disco, e especificamente a localização de linhas de neve, é crucial para a compreensão da química dos planetas em formação. As linhas de neve marcam a fronteira para além da qual uma determinada espécie química volátil congela nos grãos de poeira. A detecção de metanol também nas regiões exteriores mais frias do disco mostra que esta molécula é capaz de escapar dos grãos a temperaturas muito mais baixas do que a sua temperatura de sublimação, o que é necessário para dar origem à desorção térmica.

Fonte

ESO: eso1619 — First Detection of Methyl Alcohol in a Planet-forming Disc

Artigo Científico

First detection of gas-phase methanol in a protoplanetary disk

._._.

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