Pesquisadores da Universidade do Arizona detectaram moléculas orgânicas em nebulosas planetárias, as conseqüências de estrelas moribundas, e nos confins da Via Láctea, que foram considerados muito frios e muito removidos do centro galáctico para suportar tais químicas. Eles apresentam suas descobertas no 238º Encontro da Sociedade Astronômica Americana, ou AAS, realizada virtualmente de 7 a 9 de junho.

Uma equipe liderada por Lucy Ziurys, da Universidade do Arizona, relata observações de moléculas orgânicas em nebulosas planetárias com detalhes e resolução espacial sem precedentes. Usando o Atacama Large Millimeter Array, ou ALMA, Ziurys e sua equipe observaram emissões de rádio de cianeto de hidrogênio (HCN), íon formil (HCO ⁺ ) e monóxido de carbono (CO) em cinco nebulosas planetárias:M2-48, M1-7, M3-28, K3-45 e K3-58.

A emissão dessas moléculas foi encontrada para delinear as formas das nebulosas planetárias, que anteriormente só tinha sido observado na luz visível. Em alguns casos, assinaturas moleculares revelaram características nunca antes vistas. A alta resolução de um segundo de arco, equivalente a uma moeda de dez centavos vista a 2,5 milhas de distância, resultou em imagens impressionantes das nebulosas, mostrando claramente as geometrias complexas do denso, material ejetado com barras, lóbulos e arcos nunca claramente observados antes.

Nebulosas planetárias são objetos brilhantes, produzida quando as estrelas de um determinado tipo chegam ao fim de sua evolução. A maioria das estrelas em nossa galáxia, incluindo o sol, espera-se que acabem com suas vidas dessa maneira. À medida que a estrela moribunda derrama grandes quantidades de sua massa no espaço e se torna uma anã branca, geralmente emite forte radiação ultravioleta. Esta radiação foi considerada por muito tempo para quebrar qualquer molécula lançada no meio interestelar da estrela moribunda e reduzi-los a átomos.

A detecção de moléculas orgânicas em nebulosas planetárias nos últimos anos mostrou que este não é o caso, Contudo, e as observações apresentadas aqui apoiam ainda mais a ideia de que as nebulosas planetárias servem como fontes críticas que semeiam o meio interestelar com moléculas que servem como ingredientes básicos na formação de novas estrelas e planetas. Acredita-se que as nebulosas planetárias forneçam 90% do material do meio interestelar, com supernovas adicionando os 10% restantes.

“Pensava-se que as nuvens moleculares que dariam origem a novos sistemas estelares teriam que começar do zero e formar essas moléculas a partir de átomos, "disse Ziurys, Professor Regent de Química e Astronomia no UArizona. "Mas se o processo começar com moléculas, poderia acelerar dramaticamente a evolução química em sistemas estelares nascentes. "

Ziurys e sua equipe acreditam que o comportamento de mudança de forma na geometria das nebulosas pode ser impulsionado por certos processos envolvidos na nucleossíntese, em outras palavras, a formação de novos elementos dentro de uma estrela.

"Isso nos diz que em uma estrela moribunda, que é esférica até sua fase final, algumas dinâmicas muito interessantes ocorrem uma vez que passa pelo estágio de nebulosa planetária, que muda essa forma esférica, "Ziurys disse." Essas estrelas simplesmente perdem sua massa, e, portanto, não há realmente nenhum mecanismo para que de repente se tornem bipolares ou mesmo quadrupolares. "

De acordo com os pesquisadores, uma possível explicação pode ser flashes de hélio, que se originam em um quente, concha convectiva em torno do núcleo de uma estrela moribunda e poderia fornecer uma fonte de síntese nuclear explosiva longe do centro da estrela, resultando em formas muito complexas vistas em algumas nebulosas.

"Isso provavelmente poderia distorcer a forma esférica porque um flash de hélio pode explodir através dos pólos de uma estrela, onde será direcionado por campos magnéticos, e isso terá um efeito na forma da nebulosa que se formará em torno dela, " ela disse.

De acordo com Ziurys, muitas nebulosas planetárias são uma espécie de enigma, porque evoluíram de estrelas esféricas, mas deram origem a estruturas bipolares ou mesmo quadrupolares.

"Tem sido um quebra-cabeça para os astrônomos como você vai de uma geometria esférica para essas geometrias multipolares, "disse ela." As moléculas que observamos traçam lindamente as geometrias polares, e esperamos que isso nos dê algumas dicas sobre a formação das nebulosas planetárias. "

Em uma segunda apresentação, Lilia Koelemay, um estudante de doutorado no grupo de pesquisa de Ziurys, fará um relatório sobre a descoberta de moléculas orgânicas nos arredores da Via Láctea, mais de duas vezes mais longe do centro galáctico do que o que é conhecido como Zona Galáctica Habitável, ou GHZ.

GHZ da Via Láctea, que inclui o sistema solar, é uma região considerada de condições favoráveis ​​para a formação da vida. Acredita-se que ele se estenda a apenas até 10 quiloparsecs, ou cerca de 32, 600 anos-luz, do centro galáctico.

Usando o telescópio UArizona ARO de 12 metros em Kitt Peak perto de Tucson, Arizona, Koelemay, Ziurys e a equipe pesquisaram 20 nuvens moleculares nos braços Cygnus da Via Láctea em busca de espectros de emissão de metanol, uma molécula orgânica básica. Com apenas 20 Kelvin, essas nuvens são tipicamente extremamente frias e longe do centro galáctico, a uma distância de 13 a 23,5 kiloparsecs. A equipe detectou metanol em todas as 20 nuvens.

De acordo com Koelemay, a detecção dessas moléculas orgânicas na borda galáctica pode implicar que a química orgânica ainda prevalece nos confins da galáxia, e o GHZ pode se estender muito mais longe do centro galáctico do que o limite estabelecido atualmente.

"Há muito tempo os cientistas se perguntam sobre a extensão da química orgânica em nossa galáxia, e sempre se pensou que não muito longe do nosso sol, não veremos muitas moléculas orgânicas, "Koelemay disse." A suposição amplamente aceita era que nos arredores de nossa galáxia a química necessária para formar orgânicos simplesmente não ocorre. "

Essa conclusão foi parcialmente baseada na suposta escassez de moléculas orgânicas nos confins da galáxia, de acordo com os pesquisadores. A noção de zona habitável galáctica é baseada na ideia de que para que existam condições habitáveis ​​onde a vida possa evoluir, um sistema planetário não pode estar muito perto do centro galáctico com sua densidade extremamente alta de estrelas e radiação intensa, e não pode estar muito longe, porque não haveria elementos críticos suficientes para a vida, como oxigênio, carbono e nitrogênio.

As observações foram possibilitadas por um novo receptor de comprimento de onda de 2 milímetros com sensibilidade sem precedentes. Desenvolvido em colaboração entre Ziurys, Gene Lauria, um engenheiro do Observatório Steward, e o Observatório Nacional de Radioastronomia, o receptor permite a detecção de linhas de emissão molecular em uma largura de banda de comprimento de onda que os radioastrônomos nos EUA não puderam acessar por muitos anos.

"Sem este novo instrumento, essas observações teriam levado centenas de horas, o que não é viável, "Ziurys disse." Com esta nova capacidade, esperamos abrir dramaticamente nossa janela de observação e detectar moléculas em outras regiões de nossa galáxia que antes se pensava serem desprovidas de tal química. "

Recentemente, Koelemay começou a procurar outras moléculas além do metanol, como cianeto de metila, moléculas orgânicas com estruturas em anel e outras que contêm grupos funcionais conhecidos por serem blocos de construção cruciais para biomoléculas. As descobertas dessas moléculas no meio interestelar têm atraído muito interesse, como muitos pesquisadores os consideram candidatos promissores para o surgimento da vida. Quando as moléculas orgânicas estão presentes em sistemas planetários emergentes, eles podem condensar nas superfícies dos asteróides, que então os entregam aos planetas nascentes, onde eles poderiam potencialmente dar início à evolução da vida.

"Estamos encontrando essas espécies bem na periferia da galáxia, e a abundância nem chega a cair 10 quiloparsecs do sistema solar, onde a química necessária para construir as moléculas necessárias para a vida simplesmente não se acreditava que ocorresse, "disse Ziurys, Conselheiro de Koelemay e co-autor do relatório. "O fato de que eles estão lá expande as perspectivas de planetas habitáveis ​​se formando muito além do que foi considerado a zona habitável é extremamente emocionante."