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Detectadas moléculas orgânicas complexas na linha de neve da estrela V883 Ori.


Esta estrela está experimentando um chamado FU Orionis tipo explosão, um aumento súbito de luminosidade devido a uma torrente de material que flui do disco para a estrela. 

Impressão  artística do disco protoplanetário em torno de uma jovem estrela V883 Ori. 
A parte externa do disco está fria e as partículas de poeira estão cobertas de gelo. 
ALMA detectou várias moléculas orgânicas complexas em torno da linha de neve da água no disco. 
Crédito: Observatório Astronômico Nacional do Japão.

Astrônomos usando ALMA detectaram várias moléculas orgânicas complexas ao redor da jovem estrela V883 Ori. Uma explosão repentina desta estrela está liberando moléculas dos compostos gelados do planeta formando o disco. 

A composição química do disco é semelhante à dos cometas no moderno Sistema Solar. 
Observações sensíveis do ALMA permitem aos astrônomos reconstruir a evolução de moléculas orgânicas desde o nascimento do Sistema Solar até os objetos que vemos hoje.

A equipe de pesquisa liderada por Jeong-Eun Lee (Universidade Kyung Hee, Coréia) usou o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) para detectar moléculas orgânicas complexas, incluindo metanol (CH3OH), acetona (CH3COCH3), acetaldeído (CH3CHO), formiato de metila (CH3OCHO) e acetonitrilo (CH3CN). 
Esta é a primeira vez que a acetona foi detectada sem ambiguidade em uma região formadora de planeta ou disco protoplanetário.
Ilustração esquemática da composição de discos protoplanetários em estado normal e fase de explosão. 
O V883 Ori está experimentando uma explosão de Orionis FU e o aumento na temperatura do disco empurra a linha de neve para fora, fazendo com que várias moléculas contidas no gelo sejam liberadas no gás. 
Crédito: Observatório Astronômico Nacional do Japão.

Várias moléculas são congeladas no gelo ao redor de partículas de poeira de tamanho micrométrico em discos protoplanetários. O surto repentino da V883 Ori está aquecendo o disco e sublimando o gelo, que libera as moléculas em gás. A região em um disco onde a temperatura atinge a temperatura de sublimação das moléculas é chamada de "linha de neve". Os raios das linhas de neve são cerca de algumas unidades astronômicas (au) ao redor de estrelas jovens normais, mas são ampliadas quase 10 vezes em torno de estourar estrelas.

"É difícil imaginar um disco na escala de alguns au com os atuais telescópios", disse Lee. “No entanto, em torno de uma estrela de explosão, o gelo derrete em uma área mais ampla do disco e é mais fácil ver a distribuição de moléculas. Estamos interessados ​​na distribuição de moléculas orgânicas complexas como os blocos de construção da vida ”.

O gelo, incluindo moléculas orgânicas congeladas, pode estar intimamente relacionado com a origem da vida nos planetas. 

Em nosso Sistema Solar, os cometas são o foco de atenção por causa de seus ricos compostos gelados. Por exemplo, a lendária exploradora de cometas Rosetta, da Agência Espacial Européia, encontrou uma rica química orgânica ao redor do cometa Churyumov-Gerasimenko. Acredita-se que os cometas tenham sido formados na região externa mais fria do sistema proto-solar, onde as moléculas estavam contidas no gelo. Sondar a composição química do gelo em discos protoplanetários está diretamente relacionado à investigação da origem das moléculas orgânicas nos cometas e à origem dos elementos básicos da vida.

Graças à visão aguçada do ALMA e à linha de neve aumentada devido ao surto da estrela, os astrônomos obtiveram a distribuição espacial de metanol e acetaldeído. A distribuição dessas moléculas tem uma estrutura semelhante a um anel com um raio de 60 au, que é o dobro do tamanho da órbita de Netuno. Os pesquisadores supõem que dentro deste anel as moléculas são invisíveis porque são obscurecidas por material espesso e empoeirado, e são invisíveis fora deste raio porque estão congeladas no gelo.

“Como os planetas rochosos e gelados são feitos de material sólido, a composição química dos sólidos nos discos é de especial importância. Uma explosão é uma chance única de investigar sublimados frescos e, portanto, a composição de sólidos ”, diz Yuri Aikawa, da Universidade de Tóquio, membro da equipe de pesquisa.

Imagem em cores falsas do V883 Ori tirada com o ALMA. 
A distribuição de poeira é mostrada em laranja e a distribuição de metanol, uma molécula orgânica, é mostrada em azul. 
Crédito: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Lee et al.

V883 Ori é uma jovem estrela localizada a 1300 anos-luz da Terra. 

Esta estrela está experimentando um chamado FU Orionis tipo explosão, um aumento súbito de luminosidade devido a uma torrente de material que flui do disco para a estrela. 

Essas explosões duram apenas na ordem de 100 anos, portanto a chance de observar uma explosão é bastante rara. No entanto, como as estrelas jovens com uma ampla faixa etária experimentam explosões de FU Ori, os astrônomos esperam poder traçar a composição química do gelo ao longo da evolução de estrelas jovens.

Nota: Outra observação do ALMA (Hoff et al. 2018, ApJL, 864, 23) também detectou emissões de CH3OH de V883 Ori. No entanto, a sensibilidade e resolução das observações não foram suficientes para resolver a estrutura dentro da linha de neve da água.

Fonte: ALMA Observatory, Santiago - Chile