p Miguel Pereira Santaella, Pesquisador Associado do Departamento de Física da Universidade de Oxford, discute seu trabalho recém-publicado observando transições de água nunca antes vistas no espaço. Ele analisa como a descoberta ajudará os cientistas a responder a grandes questões planetárias e construir uma compreensão mais precisa do universo. p De nuvens a rios, e geleiras aos oceanos, a água está em toda parte na Terra. O que é menos conhecido, no entanto, é o quão abundante a molécula é no espaço.

p Ao contrário da Terra, a maior parte da água no espaço assume a forma de vapor ou forma mantas de gelo presas a grãos de poeira interestelar. Isso ocorre porque a densidade extremamente baixa do espaço interestelar - que é trilhões de vezes menor que o ar, evita a formação de água líquida. o nascimento de formações estelares pode nos dizer como o Universo se comporta. Mas, uma vez que a única maneira de estudá-los em tais ambientes obscurecidos por poeira é através da luz infravermelha, detectar transições de água capazes de detectar essa luz, é de vital importância.

p As moléculas de água experimentam níveis flutuantes de energia quântica. Essa atividade nos permite observá-los e é conhecida como transição hídrica. O termo se refere ao melhor ponto para observação científica, que é o comprimento de onda exato em que as moléculas de água vão de um estado quântico para outro, emitindo luz e aumentando sua visibilidade à medida que o fazem.

p A maioria dessas transições não são muito energéticas, de modo que aparecem nas faixas do infravermelho distante e submilímetro do espectro eletromagnético, com comprimentos de onda minúsculos (variando de 50 μm e 1000 μm (1 mm)). Observar essas transições de água do solo é muito difícil porque o vapor espesso na atmosfera da Terra bloqueia quase completamente a emissão de vista.

p As melhorias na tecnologia e o desenvolvimento de super telescópios oferecem uma crescente porta de entrada para o universo, e as percepções planetárias estão avançando em ritmo acelerado. Agora podemos detectar as transições da água de maneiras que não podíamos antes. Eles são melhor vistos em observatórios telescópicos situados em grandes altitudes, em locais extremamente secos. Tal como, o Atacama Large Millimeter Array (ALMA), que está localizado no deserto do Atacama (Chile) a 5000 m acima do nível do mar.

p Em nosso estudo publicado em Astronomia e Astrofísica , usamos ALMA e detectamos a transição de água (670 μm) no espaço, pela primeira vez. As moléculas foram localizadas em uma galáxia espiral próxima (160 milhões de anos-luz de distância) em um ponto onde o Universo está amplamente expandido, e a atmosfera é, portanto, mais transparente (deslocada para o vermelho em 676 μm).

p A emissão de vapor de água nesta galáxia se origina em seu núcleo, em seu núcleo, onde ocorre a maior parte da formação de estrelas. Para dar uma ideia de quão enorme é esta galáxia, o núcleo contém uma quantidade equivalente de água 30 trilhões de vezes a dos oceanos da Terra combinados, e tem um diâmetro de 15 milhões de vezes a distância da Terra ao Sol.

p Então, o que diferencia essa transição de água de outras observadas no passado? Nossa análise revelou que essas moléculas de água intensificam sua taxa de emissão quando entram em contato com fótons de luz infravermelha. Esse aumento na atividade torna mais fácil para os cientistas observá-los. As moléculas de água são mais atraídas por fótons com comprimentos de onda específicos de 79 e 132 μm, que, quando absorvido, fortalecer o esboço da transição, aumentando assim a sua visibilidade. Por esta razão, esta transição de água específica tem a capacidade de nos mostrar a intensidade da luz infravermelha no núcleo das galáxias, em escalas espaciais muito menores do que as permitidas por observações diretas no infravermelho.

p A luz infravermelha é produzida durante eventos como o crescimento de buracos negros supermassivos ou explosões extremas de formação de estrelas. Esses eventos geralmente ocorrem em ambientes extremamente obscurecidos por poeira, onde a luz óptica é quase completamente absorvida pelos grãos de poeira. A energia absorvida pelos grãos aumenta sua temperatura e eles passam a emitir radiação térmica no infravermelho.

p Capturar esses eventos pode nos dizer muito sobre como o Universo se comporta. Mas, uma vez que a única maneira de estudá-los em tais ambientes obscurecidos por poeira é através da luz infravermelha, detectar transições de água que capturam essa luz infravermelha, é vital.

p Seguindo em frente, planejamos observar essa transição de água em mais galáxias, onde a poeira bloqueia toda a luz óptica. Isso revelará o que se esconde por trás dessas telas de poeira e nos ajudará a entender como as galáxias evoluem a partir de espirais formadoras de estrelas, como a Via Láctea, para galáxias elípticas mortas onde nenhuma nova estrela é formada.