Astrônomos acham ‘kit químico’ da vida em berçários estelares

A detecção de metanol ao redor de estrelas em estágio inicial revelou surpresas inesperadas sobre os ambientes nos quais planetas e possíveis formas de vida se desenvolvem. As observações foram realizadas por meio do radiotelescópio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), instalado no deserto do Atacama, no Chile, como parte do projeto internacional COMPASS (sigla em inglês para Levantamentos Espectrais de Moléculas Orgânicas Complexas em Protoestrelas com o ALMA).

“Nosso trabalho fornece uma visão sobre a química complexa de sistemas estelares jovens e é, em última análise, uma peça importante no quebra-cabeça da compreensão da origem da vida”, afirmou a astrofísica Maria Drozdovskaya, da Universidade de Berna, que coordena a iniciativa.

Uma equipe multinacional composta por mais de 30 astrônomos investigou os discos de poeira e gás situados ao redor de 11 estrelas jovens de baixa massa. Nesses locais de construção planetária, os cientistas procuraram moléculas orgânicas complexas — estruturas baseadas em átomos de carbono que constituem o inventário químico básico necessário para gerar mundos e, futuramente, sustentar a biologia.

A importância do metanol

O metanol (CH3OH) desempenha um papel central nessas análises por ser o composto orgânico complexo mais abundante no espaço interestelar e nos discos protoplanetários. Devido a essa ampla presença, ele se torna o alvo mais acessível para identificar variantes moleculares raras, nas quais átomos comuns de hidrogênio são substituídos por deutério, seu isótopo mais pesado.

A quantidade dessas moléculas com deutério reflete de modo direto as condições físicas e térmicas vigentes no momento de formação dos corpos celestes. Por meio dos dados do ALMA, o grupo mapeou essas assinaturas químicas para avaliar a diversidade ambiental dos 11 sistemas estudados.

A versão do metanol enriquecida com deutério foi localizada no disco de apenas uma das estrelas avaliadas: a jovem IRAS 4A2, situada a aproximadamente mil anos-luz da Terra, na Nuvem Molecular de Perseus. O objeto havia sido identificado originalmente pelo satélite astronômico infravermelho IRAS, uma missão conjunta lançada em 1983 por Estados Unidos (NASA), Reino Unido e Holanda, capaz de enxergar através das densas nuvens cósmicas.

Emissões energéticas inéditas

Outro resultado relevante do programa COMPASS foi o registro de emissões maser de metanol em mais da metade das 11 protoestrelas, com incidência maior nas mais jovens. Funcionando como o equivalente de micro-ondas de um laser amplificado e estimulado, os masers astrofísicos acontecem de modo natural quando moléculas de metanol colidem em frentes de choque e ficam excitadas. Até então, esse fenômeno só havia sido registrado ao redor de protoestrelas massivas e turbulentas, nunca em sistemas de menor massa e teoricamente mais calmos.

“O fato de agora também ter sido encontrado em uma protoestrela de baixa massa mostra que condições físicas localmente extremas podem prevalecer ali de forma análoga a estrelas massivas e desafia nossa compreensão anterior sobre a formação de estrelas semelhantes ao Sol”, destacou Drozdovskaya.

A constatação sugere que os masers de metanol podem ser subprodutos comuns em todos os berçários planetários, originados por mecanismos universais independentemente da massa estelar. Episódios de calor repentino gerados pela atração gravitacional e acúmulo de matéria na estrela em crescimento poderiam, por exemplo, criar ondas de choque suficientes para ativar esse processo no gás circundante.

“Ambos os resultados ressaltam a importância de medições espectroscópicas de alto desempenho, como as do COMPASS com o ALMA, para detectar fenômenos químicos raros e anteriormente desconhecidos”, complementou a pesquisadora. “Eles mostram o quanto ainda temos a aprender sobre os processos químicos em sistemas protoestelares jovens.”

Próximos passos da pesquisa

O levantamento também apontou variações sutis na presença de elementos com oxigênio e nitrogênio entre os sistemas, demonstrando como a composição desse “kit inicial” varia de estrela para estrela. No entanto, os mecanismos exatos que regem essas distinções químicas continuam sendo alvo de investigação.

A equipe agora se dedica a analisar minuciosamente todo o catálogo de moléculas mapeadas e planeja novas observações em parceria com outros observatórios de ponta, incluindo o Telescópio Espacial James Webb (JWST).

“A análise de todos os dados coletados levará mais alguns anos”, concluiu Drozdovskaya. A primeira série de descobertas do projeto foi compilada e divulgada em um conjunto de sete artigos científicos publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.