Uma equipe de cientistas que usa as capacidades de maior frequência do ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) descobriu jatos de vapor de água quente saindo de uma estrela recém-formada.
© ALMA (NGC 6334I)
Os pesquisadores também detectaram as "impressões digitais" de uma surpreendente variedade de moléculas próximas deste berçário estelar.
O telescópio ALMA no Chile transformou a forma como vemos o Universo, mostrando-nos partes do cosmos que de outro modo seriam invisíveis. Este conjunto de antenas incrivelmente precisas estuda uma faixa de rádio comparativamente de alta frequência: ondas que variam de alguns décimos de milímetro até vários milímetros em amplitude. Recentemente, os cientistas empurraram o ALMA aos seus limites, aproveitando as capacidades de maior frequência (menor comprimento de onda), que espiam parte do espectro eletromagnético que cruza a linha entre o infravermelho e o rádio.
"As observações de rádio de alta frequência como estas normalmente não são possíveis no solo," comenta Brett McGuire, químico do National Radio Astronomy Observatory (NRAO). "Elas exigem a extrema precisão e sensibilidade do ALMA, juntamente com algumas das condições atmosféricas mais secas e estáveis que podem ser encontradas na Terra."
Sob condições atmosféricas ideais, que ocorreram na noite de 5 de abril de 2018, os astrônomos exploraram a frequência submilimétrica mais alta do ALMA numa região curiosa da Nebulosa Pata de Gato, também conhecida como NGC 6334I, uma região de formação estelar localizada a cerca de 4.300 anos-luz da Terra na direção da constelação de Escorpião.
As observações anteriores do ALMA desta região, em frequências mais baixas, revelaram a formação turbulenta de estrelas, um ambiente altamente dinâmico e uma riqueza de moléculas no interior da nebulosa.
Para observar em frequências mais altas, as antenas do ALMA estão desenhadas para acomodar uma série de "bandas" - numeradas de 1 a 10 - e cada uma estuda uma parte específica do espectro. Os receptores de Banda 10 observam as frequências mais altas (comprimentos de onda mais curtos) de qualquer um dos instrumentos ALMA, abrangendo comprimentos de onda de 0,3 a 0,4 milímetros (787 a 950 gigahertz), também considerados radiação infravermelha de comprimento de onda longo.
Um dos primeiros resultados da Banda 10 do ALMA foi também um dos mais desafiadores, a observação direta de jatos de vapor de água liberados por uma das maiores protoestrelas da região. O ALMA foi capaz de detectar a luz de comprimento de onda submilimétrico naturalmente emitida pela água pesada (moléculas de água formadas por átomos de oxigênio, hidrogênio e deutério, que são átomos de hidrogênio com um próton e um nêutron no seu núcleo).
À medida que as estrelas começam a se formar a partir de nuvens massivas de poeira e gás, o material ao redor da estrela cai para a massa no centro. Uma porção deste material, no entanto, é expelido da protoestrela em crescimento como um par de jatos, que transportam gás e moléculas, incluindo água.
A água pesada que os cientistas observaram flui ou de uma única protoestrela ou de um pequeno aglomerado de protoestrelas. Estes jatos estão orientados de modo diferente do que parecem ser jatos muito maiores e potencialmente mais maduros emanados da mesma região. Os astrónomos especulam que os jatos de água pesada vistos pelo ALMA são características relativamente recentes que começam agora a mover-se para a nebulosa ao redor.
Estas observações também mostram que nas regiões onde esta água bate no gás circundante, masers de água de baixa frequência - versões naturais de lasers de micro-ondas - entram em erupção. Os masers foram detectados em observações complementares pelo Very Large Array (VLA).
Além de produzir imagens marcantes de objetos no espaço, o ALMA também é um sensor cosmo-químico extremamente sensível. À medida que as moléculas vibram no espaço, naturalmente emitem luz em comprimentos de onda específicos, que aparecem como picos e quedas num espectro. Todas as bandas receptoras do ALMA podem detectar estas impressões digitais únicas, mas as linhas das frequências mais altas fornecem uma visão única sobre substâncias químicas mais leves e importantes, como a água pesada. Também fornecem a capacidade de observar estes sinais de moléculas complexas e quentes, que possuem linhas espectrais mais fracas em frequências mais baixas.
Usando a Banda 10, os pesquisadores foram capazes de observar uma região do espectro que é extraordinariamente rica em impressões digitais moleculares, incluindo a do glicoaldeído, a molécula mais simples relacionada com o açúcar.
Um artigo foi publicado na revista The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: National Radio Astronomy Observatory
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