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Impressão artística de Orion Source I, uma estrela jovem e massiva a cerca de 1.500 anos-luz de distância. Novas observações do ALMA detectaram um anel de sal — cloreto de sódio, sal de cozinha comum — em torno da estrela. Esta é a primeira detecção de sais de qualquer tipo associados a uma estrela jovem. A região azul (cerca de 1/3 do centro do disco) representa a região onde o ALMA detectou o “brilho” de comprimento de onda milimétrico dos sais. Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
Novo ALMA observações mostram que existe sal de cozinha comum num local não tão comum: a 1.500 anos-luz da Terra, no disco que rodeia uma jovem estrela massiva. Embora tenham sido encontrados sais nas atmosferas de estrelas velhas e moribundas, esta é a primeira vez que são vistos em torno de estrelas jovens em berçários estelares. A detecção deste disco incrustado de sal pode ajudar os astrónomos a estudar a química da formação estelar, bem como a identificar outras protoestrelas semelhantes escondidas dentro de densos casulos de poeira e gás.
Uma equipa de astrónomos e químicos, utilizando o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), detectou impressões digitais químicas de cloreto de sódio (NaCl) e outros compostos salgados semelhantes que emanam do disco de poeira que rodeia a Fonte I de Órion, uma estrela jovem e massiva num nuvem de poeira atrás da Nebulosa de Órion.
“É incrível que estejamos vendo essas moléculas”, disse Adam Ginsburg, Jansky Fellow do National Radio Astronomy Observatory (NRAO) em Socorro, Novo México, e autor principal de um artigo aceito para publicação no Jornal Astrofísico. “Como só vimos estes compostos nas camadas exteriores de estrelas moribundas, não sabemos completamente o que significa a nossa nova descoberta. A natureza da detecção, no entanto, mostra que o ambiente em torno desta estrela é muito incomum.”
Imagem ALMA do disco salgado que rodeia a jovem e massiva estrela Orion Source I (anel azul). É mostrado em relação à Nuvem Molecular 1 de Orion, uma região de nascimento estelar explosivo. A imagem infravermelha próxima de fundo foi obtida com o Observatório Gemini. Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); NRAO/AUI/NSF; Observatório Gemini/AURA
Para detectar moléculas no espaço, os astrônomos usam radiotelescópios para procurar suas assinaturas químicas – picos reveladores nos espectros espalhados de rádio e luz de comprimento de onda milimétrico. Átomos e moléculas emitem esses sinais de diversas maneiras, dependendo da temperatura de seus ambientes.
As novas observações do ALMA contêm um vasto conjunto de assinaturas espectrais – ou transições, como os astrónomos lhes chamam – das mesmas moléculas. Para criar impressões digitais moleculares tão fortes e variadas, as diferenças de temperatura onde as moléculas residem devem ser extremas, variando de 100 Kelvin a 4.000 Kelvin (cerca de -175 Celsius até 3700 Celsius). Um estudo aprofundado destes picos espectrais poderia fornecer informações sobre como a estrela está aquecendo o disco, o que também seria uma medida útil da luminosidade da estrela.
“Quando olhamos para a informação fornecida pelo ALMA, vemos cerca de 60 transições diferentes – ou impressões digitais únicas – de moléculas como o cloreto de sódio e o cloreto de potássio provenientes do disco. Isso é chocante e emocionante”, disse Brett McGuire, químico do NRAO em Charlottesville, Virgínia, e coautor do artigo.
Os investigadores especulam que estes sais provêm de grãos de poeira que colidiram e derramaram o seu conteúdo no disco circundante. As suas observações confirmam que as regiões salgadas traçam a localização do disco circunstelar.
Novas observações do ALMA mostram que existe sal de cozinha comum num local não tão comum: a 1.500 anos-luz da Terra, no disco que rodeia uma estrela jovem massiva. Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); NRAO/AUI/NSF; Observatório Gemini/AURA
“Normalmente, quando estudamos protoestrelas desta maneira, os sinais do disco e o fluxo da estrela ficam confusos, tornando difícil distinguir um do outro”, disse Ginsburg. “Como agora podemos isolar apenas o disco, podemos aprender como ele se move e quanta massa contém. Também pode nos contar coisas novas sobre a estrela.”
A detecção de sais em torno de uma estrela jovem também é de interesse para astrônomos e astroquímicos porque alguns dos átomos constituintes dos sais são metais – sódio e potássio. Isto sugere que pode haver outras moléculas contendo metais neste ambiente. Se assim for, poderá ser possível utilizar observações semelhantes para medir a quantidade de metais nas regiões de formação estelar. “Este tipo de estudo não está disponível para nós atualmente. Compostos metálicos flutuantes são geralmente invisíveis para a radioastronomia”, observou McGuire.
As assinaturas salgadas foram encontradas a cerca de 30 a 60 unidades astronômicas (UA, ou a distância média entre a Terra e o Sol) das estrelas hospedeiras. Com base nas suas observações, os astrónomos inferem que pode haver até um sextilhão (um com 21 zeros depois) de quilogramas de sal nesta região, o que é aproximadamente equivalente à massa total dos oceanos da Terra.
“Nosso próximo passo nesta pesquisa é buscar sais e moléculas metálicas em outras regiões. Isto irá ajudar-nos a compreender se estas impressões digitais químicas são uma ferramenta poderosa para estudar uma vasta gama de discos protoplanetários, ou se esta deteção é exclusiva desta fonte,” disse Ginsburg. “Olhando para o futuro, o VLA de próxima geração planejado teria a combinação certa de sensibilidade e cobertura de comprimento de onda para estudar essas moléculas e talvez usá-las como traçadores para discos de formação de planetas.”
A Fonte I de Orion formou-se na Nuvem Molecular I de Orion, uma região de nascimento estelar explosivo previamente observada com o ALMA. (E aqui.) “Esta estrela foi ejetada da sua nuvem-mãe a uma velocidade de cerca de 10 quilómetros por segundo há cerca de 550 anos”,** disse John Bally, astrónomo da Universidade do Colorado e coautor do artigo. “É possível que grãos sólidos de sal tenham sido vaporizados por ondas de choque quando a estrela e o seu disco foram abruptamente acelerados por um encontro próximo ou colisão com outra estrela. Resta saber se o vapor de sal está presente em todos os discos que rodeiam protoestrelas massivas, ou se esse vapor traça eventos violentos como o que observámos com o ALMA.”
Referência: “O disco da Orion Source I é salgado” por Adam Ginsburg, Brett McGuire, Richard Plambeck, John Bally, Ciriaco Goddi e Melvyn Wright, 14 de janeiro de 2019, arXiv.
DOI: 10.48550/arXiv.1901.04489