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Moléculas orgânicas complexas que poderiam servir como blocos de construção para a vida são mais onipresentes do que se pensava anteriormente em nuvens frias de gás e poeira que dão origem a estrelas e planetas, de acordo com astrônomos do Observatório Steward da Universidade do Arizona.

Essas moléculas também aparecem muito antes do que a sabedoria convencional sugeria, centenas de milhares de anos antes que as estrelas realmente comecem a se formar, os pesquisadores descobriram. Publicado em The Astrophysical Journal , os resultados desafiam as teorias existentes que exigem um ambiente aquecido por proto-estrelas - estrelas em formação - para que moléculas orgânicas complexas se tornem observáveis.

O estudo é o primeiro a procurar as assinaturas de duas moléculas orgânicas complexas, metanol e acetaldeído, em um número substancial de possíveis locais de formação de estrelas, ao contrário das observações anteriores, que se concentrava principalmente em objetos individuais. Núcleos pré-estelares ou sem estrelas são assim chamados porque, embora ainda não contenham estrelas, eles marcam regiões no espaço onde a poeira fria e os gases se aglutinam nas sementes que darão origem às estrelas e possivelmente aos planetas.

Os pesquisadores usaram o telescópio de 12 metros do Arizona Radio Observatory em Kitt Peak, sudoeste de Tucson, para espiar através da mortalha de gás e poeira de 31 núcleos sem estrelas espalhados por uma região de formação de estrelas conhecida como nuvem molecular de Taurus, localizado a cerca de 440 anos-luz da Terra. Cada núcleo pode se estender por uma distância que cobriria até 1, 000 sistemas solares alinhados lado a lado.

"Esses núcleos sem estrelas que observamos estão a várias centenas de milhares de anos de distância da formação inicial de uma protoestrela ou de quaisquer planetas, "disse Yancy Shirley, professor associado de astronomia, que é coautor do artigo com a autora principal Samantha Scibelli, um estudante de doutorado do terceiro ano no grupo de pesquisa de Shirley. "Isso nos diz que a química orgânica básica necessária para a vida está presente no gás bruto antes da formação de estrelas e planetas."

Embora os cientistas saibam há muito tempo sobre a existência no espaço de moléculas prebióticas - que fornecem os blocos de construção necessários para a vida como a conhecemos - tem sido difícil encontrar respostas conclusivas sobre onde e como elas se formam e os mecanismos pelos quais terminam nas superfícies de qualquer planeta em perspectiva.

"Os processos exatos em jogo ainda estão sendo debatidos, porque os modelos teóricos ainda não correspondem ao que vemos, "Scibelli disse." Com este papel, podemos restringir melhor os mecanismos de formação que podem estar ocorrendo, dizendo aos teóricos como essas moléculas são abundantes. "

Os núcleos pré-estelares são como janelas para os primeiros passos evolutivos em direção a sistemas estelares com planetas e possivelmente até formas de vida, Scibelli explicou, estimando que, antes deste estudo, menos de 10 desses objetos foram estudados para moléculas orgânicas complexas. Observações semelhantes geralmente focadas em uma molécula, metanol, Considerando que a pesquisa aqui descrita seguiu especificamente a evolução do metanol e do acetaldeído, um derivado de álcool associado.

Para esta pesquisa, a equipe procurou as assinaturas reveladoras das duas moléculas durante uma campanha de observação totalizando quase 500 horas de tempo de observação.

O metanol foi encontrado em todos os 31 núcleos pré-estelares, e 70% deles continham acetaldeído além de metanol. Os autores do estudo interpretam esses resultados como evidências de que moléculas orgânicas complexas estão muito mais disseminadas nas regiões nascentes de formação de estrelas do que se pensava anteriormente.

Essas descobertas desafiam as teorias tradicionais de como as moléculas prebióticas se formam, porque eles assumem um cenário no qual o calor das estrelas recém-nascidas fornece o ambiente necessário para a formação de moléculas orgânicas. A abundância de moléculas orgânicas complexas em nuvens de gás extremamente frio e poeira que ainda estão muito longe dessas condições significa que outros processos devem estar em ação.

"Dentro desses núcleos, que pensamos como locais de nascimento, casulos e berçários de estrelas de baixa massa semelhantes ao nosso sol, as condições são tais que é difícil até mesmo criar essas moléculas, "Scibelli disse." Ao fazer pesquisas como esta, podemos entender melhor como os precursores da vida passam a existir, como eles migram e entram nos sistemas solares em estágios posteriores da formação de estrelas. "

Scibelli disse que a pesquisa não teria sido possível sem o Observatório da Rádio do Arizona em Kitt Peak. Como seu conteúdo de poeira e gás protege os núcleos pré-estelares da vista da luz óptica, os astrônomos precisam reverter para comprimentos de onda muito maiores. Comparado a muitos outros alvos astronômicos, núcleos pré-estelares são ambientes muito tranquilos e extremamente frios, então eles emitem sinais muito fracos.

"Porque queríamos observar este grande tamanho de amostra de núcleos e obter uma imagem detalhada de como as duas moléculas evoluem juntas, precisávamos olhar para esses núcleos por muito tempo, "Scibelli disse, acrescentando que seria quase impossível fazer este tipo de pesquisa com qualquer outro radiotelescópio porque observatórios maiores não são capazes de alocar tanto tempo para um projeto.

"Temos muita sorte, porque com nossas instalações aqui no Arizona, nós podemos fazer isso, " ela disse.

Comparado a outros objetos do universo, como galáxias, núcleos pré-estelares se formam em escalas de tempo bastante curtas, com expectativa de vida de menos de um milhão de anos. Impulsionado por processos como turbulência e forças gravitacionais, o gás e a poeira na nuvem molecular colapsam para formar filamentos, e é dentro desses filamentos que os núcleos mais densos se formam. Scibelli disse que a Nuvem Molecular Taurus é especialmente interessante porque fornece um vislumbre dos diferentes estágios evolutivos entre os núcleos.

"Nem todos os núcleos podem formar estrelas; há muita incerteza envolvida, "disse ela." Achamos que muitos dos núcleos estão em estágios iniciais, é por isso que não os vemos formando estrelas agora. "

Para refinar ainda mais os modelos de evolução da molécula prebiótica nos primeiros estágios, O grupo de Shirley planeja se concentrar em núcleos individuais sem estrelas para reunir um inventário mais abrangente de todas as moléculas orgânicas complexas presentes.

Objetos como a nuvem estelar Taurus oferecem pistas importantes para a história de nosso próprio sistema solar, Disse Scibelli.

"Nosso sistema solar nasceu em uma nuvem como esta, mas a nuvem não está mais lá para vermos, "disse ela." Olhar para objetos no espaço é um pouco como olhar para um álbum de fotos com instantâneos tirados de pessoas diferentes em diferentes estágios da vida, desde seus dias de bebê até a velhice, e, em nosso caso, os núcleos sem estrelas servem como sonogramas estelares. "