JWST detecta molécula ionizada que pode estar envolvida no surgimento da vida – Physics World

JWST detecta molécula ionizada que pode estar envolvida no surgimento da vida – Physics World

Carimbo de data / hora: 25 de julho de 2023, 9h

Cátions metílicos em d203-506
Região de formação estelar: imagem do Instrumento de infravermelho médio do JWST mostra uma pequena região da Nebulosa de Orion. No centro desta imagem está d203-506, onde os astrônomos observaram cátions metil pela primeira vez em d203-506. (Cortesia: ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) e Equipe PDRs4All ERS)

Pela primeira vez, os astrônomos observaram a assinatura de cátions metílicos em um disco de formação de planetas. Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST), uma equipe liderada por Oliver Berné na Universidade de Toulouse mostrou que os cátions metílicos – um importante precursor da química orgânica complexa – são formados na intensa radiação ultravioleta emitida por estrelas massivas jovens próximas.

Na década de 1970, os astrônomos propuseram pela primeira vez que a molécula do cátion metil (CH3+) poderia ser um gatilho chave para a química orgânica complexa no espaço – um processo que poderia eventualmente levar ao surgimento da vida. Evidência de CH3+ no espaço poderia apontar para a presença de moléculas maiores - mas até agora, uma combinação de fatores fez com que CH3+ não havia sido observado fora do sistema solar.

O principal desafio para aqueles que tentam observar o íon é que CH3+ não tem um momento de dipolo permanente que o torna invisível aos radiotelescópios. Alternativamente, o íon pode ser identificado pelas linhas espectroscópicas que ele imprime na radiação infravermelha. No entanto, esses comprimentos de onda são fortemente absorvidos ou dispersos pela atmosfera da Terra, tornando-os praticamente impossíveis de serem vistos do solo.

jovem anã vermelha

De sua órbita bem acima da Terra, o JWST detectou agora esta assinatura espectroscópica em um sistema chamado d203-506, que está a 1350 anos-luz de distância na nebulosa de Orion. O sistema compreende uma jovem estrela anã vermelha cercada por um disco de formação de planetas.

Porque CH3+  tinha sido tão evasivo, a equipe de Berné lutou para identificar a assinatura, mas a equipe acabou identificando-a como a primeira detecção de CH interestelar3+. “Nossa descoberta só foi possível porque astrônomos, modeladores e espectroscopistas de laboratório uniram forças para entender as características únicas observadas por James Webb”, explica o membro da equipe Marie-Aline Martin-Drumel na Universidade Paris-Saclay.

O resultado é especialmente fascinante porque a nebulosa de Orion está repleta de estrelas jovens e massivas, que banham d203-506 em intensa radiação ultravioleta. Com base em assinaturas químicas encontradas em meteoritos, os astrônomos agora acreditam amplamente que sistemas planetários como o sistema solar já foram bombardeados com níveis semelhantes de radiação. Essa radiação pode ter se originado de estrelas massivas, como aquelas que se formaram a partir da mesma nuvem de material que criou o Sol. Essas estrelas enormes queimaram depois de apenas alguns milhões de anos.

radiação destrutiva

Embora a radiação ultravioleta intensa seja destrutiva para moléculas orgânicas complexas, esses últimos resultados sugerem que ela pode fornecer a energia necessária para ionizar o metano, desencadeando a produção de CH3+. Outra descoberta interessante foi a falta de água detectada em d203-506 – que também pode estar relacionada a altos níveis de radiação ultravioleta.

“Isso mostra claramente que a radiação ultravioleta pode mudar completamente a química de um disco protoplanetário”, explica Berné. “Na verdade, pode desempenhar um papel crítico nos primeiros estágios químicos das origens da vida, ajudando a produzir CH3+ – algo que talvez tenha sido subestimado anteriormente.”

Esse processo pode permitir que moléculas mais complexas surjam mais tarde, uma vez que as estrelas massivas tenham se extinguido. Nesse ponto, os íons poderiam eventualmente formar aminoácidos, nucleotídeos e outros blocos de construção moleculares essenciais da vida.

Ao todo, o resultado é um marco importante em nossa compreensão da química dos sistemas estelares emergentes. “Essa detecção de CH3+ não apenas valida a incrível sensibilidade [do JWST], mas também confirma a postulada importância central do CH3+ na química interestelar”, diz Martin-Drumel. Enquanto o JWST continua sua exploração do céu, a equipe espera que o resultado seja apenas o começo de uma nova onda de descobertas semelhantes.

A pesquisa é descrita em Natureza.

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