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A química da formação dos planetas fascina os pesquisadores há décadas porque o reservatório químico nos discos protoplanetários – a poeira e o gás a partir dos quais os planetas se formam – afeta diretamente a composição do planeta e o potencial de vida.
Uma nova pesquisa do Departamento de Astronomia da Universidade de Michigan sugere que a química no desenvolvimento de planetas em estágio avançado é alimentada por raios ultravioleta, em vez de raios cósmicos ou raios-X, e esse novo entendimento fornece uma assinatura química que ajuda os pesquisadores a rastrear exoplanetas de volta ao seu planeta. berçários cósmicos nos discos formadores de planetas.
Jenny Calahan, estudante de doutorado em astronomia e primeira autora do artigo, publicado em Astronomia da Naturezadisse que a descoberta foi em parte um acidente feliz, em parte baseada em trabalhos anteriores.
“Foi demonstrado que existem moléculas orgânicas complexas e brilhantes presentes nas partes mais frias e densas dos discos de formação de planetas”, disse Calahan. “Essa emissão brilhante foi intrigante porque esperamos que essas moléculas sejam congeladas nessas temperaturas, não no gás onde podemos observá-las.”
Essas moléculas estão emitindo de regiões com menos 400 graus Fahrenheit e, nessas temperaturas, acredita-se que estejam congeladas em minúsculos sólidos que os astrônomos rotulam como grãos de poeira ou, para os sólidos posteriores de mm a cm, como seixos. Essas moléculas devem formar uma camada de gelo nos grãos, para que não possam ser observadas no gás.
O disco de formação de planetas tem três componentes principais, um plano médio empoeirado rico em seixos, uma atmosfera de gás e uma pequena população de poeira acoplada ao gás. À medida que o disco de formação do planeta evolui ao longo do tempo, o ambiente em mudança afeta a química interna. Para explicar o brilho observado, Calahan ajustou seu modelo para diminuir a massa da pequena população de poeira – que normalmente bloqueia os fótons UV – para permitir que mais fótons UV penetrem profundamente nessas regiões mais frias do disco. Isso reproduziu o brilho observado.
“Se tivermos um ambiente rico em carbono emparelhado com um ambiente rico em UV devido à evolução dos pequenos sólidos nas regiões de formação de planetas, podemos produzir compostos orgânicos complexos no gás e reproduzir essas observações”, disse ela.
Isso representa a evolução de pequenas poeiras ao longo do tempo.
Há cerca de 20 anos, os pesquisadores perceberam que a química do disco gasoso é governada pela química operando em escalas de tempo mais curtas e alimentada por fontes como raios cósmicos e raios-X, disse Edwin Bergin, pesquisador principal, professor e presidente da astronomia.
“Nosso novo trabalho sugere que o que realmente importa é o campo de radiação ultravioleta gerado pela matéria estelar do disco”, disse ele. “Os passos iniciais na formação de planetas, formando sólidos cada vez maiores, mudam a química dos raios cósmicos e dos raios-X no início, para os raios ultravioleta durante a fase em que se pensa que os planetas gigantes nasceram.
“O trabalho de Jenny nos diz que, para mundos terrestres, se você se perguntar como eles conseguem coisas como a água, a parte principal da evolução são as fases iniciais antes que essa mudança ocorra. É quando as moléculas voláteis que compõem a vida – carbono, hidrogênio, nitrogênio — são implantados em sólidos que formam mundos parecidos com a Terra. Esses planetas não nascem nesta fase, mas a composição dos sólidos torna-se fixa. Os estágios posteriores deste modelo nos ensinam como determinar a composição do material que forma planetas gigantes. “
Os co-autores incluem: Arthur Bosman e Evan Rich, ambos do Departamento de Astronomia da UM.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Michigan. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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