O telescópio SOFIA, que voa alto, está lançando luz sobre a origem de alguns dos elementos básicos da vida. Um estudo recente publicado em O Jornal Astrofísico: Cartas liderados por astrônomos da Universidade do Havaí, incluindo colaboradores da Universidade da Califórnia Davis, Johns-Hopkins University, Museu de Ciências Naturais da Carolina do Norte, Appalachian State University e vários parceiros internacionais (incluindo financiamento da NASA), observaram mistério na formação do planeta: a via química do elemento enxofre e suas implicações e papel na formação de planetas e vida.
Número 16 na tabela periódica, o enxofre é o décimo elemento mais comum no universo. O enxofre não é apenas um elemento traçador envolvido na formação de grãos de poeira em torno de estrelas jovens que levam aos planetas, mas também é suspeito de ser um elemento essencial para a vida. Observar a distribuição de enxofre no Universo também pode nos dar uma ideia da história de como a vida primitiva começou aqui na Terra.
Para o estudo, os pesquisadores analisaram o que é conhecido como objetos estelares jovens (YSOs). Estas são jovens estrelas em um estágio antes de começarem a fundir hidrogênio, e estão embutidas em uma nuvem molecular rica em poeira e gás. O objeto específico alvo do estudo foi o MonR2 IRS3, um protostar em colapso na região de formação de estrelas Monoceros R2. Localizado na constelação de Monoceros the Unicorn, (às vezes também conhecido como Narwhal), o MonR2 IRS3 é um dos muitos YSOs da região, um repositório de poeira e gás protoplanetário em torno de um núcleo em colapso.
Após o estágio do YSO, o gás tornou-se parte da estrela, seu sistema planetário, ou é expelido. A estrela começa então a fundir hidrogênio em hélio, além de elementos mais pesados vistos em estrelas mais massivas. Objetos estelares jovens, como o MonR2 IRS3, são, portanto, laboratórios perfeitos para investigar a química misteriosa envolvida na formação de planetas e moléculas necessárias para a vida.
Para o estudo, a equipe usou a SOFIA - Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha da NASA - uma aeronave Boeing 747SP convertida com um telescópio infravermelho de 2,5 metros montado atrás de uma porta deslizante e mirando perpendicularmente ao eixo da aeronave. A SOFIA voadora é ideal para esse estudo, pois pode ficar muito acima da maior parte do vapor de água atmosférico da Terra, o que dificulta a astronomia infravermelha.
A equipe usou o espectrógrafo de alta resolução Echelon-Cross-Echelle (“EXES”) montado no telescópio SOFIA. O Mon2 IRS3 havia sido observado anteriormente em um estudo sobre monóxido de carbono (CO) usando o instrumento NIRSPEC no grande telescópio Keck II terrestre, e essas observações ajudaram a informar a investigação da SOFIA sobre dióxido de enxofre (SO2), uma molécula que se pensa ser um repositório de enxofre em sistemas protoplanetários. Sirius, a estrela mais brilhante do céu, também foi observada para calibrar os dados. As observações EXES permitiram aos observadores medir a largura da linha espectral de SO2 pela primeira vez na região de formação de estrelas, além de obter informações sobre a abundância dessa molécula como um reservatório de enxofre. Por exemplo, linhas estreitas de SO quente2 o gás sugere sublimação de gelo por meio do calor do núcleo formador, enquanto linhas largas são indicativas de choques que expelem enxofre de pequenos grãos. Este estudo encontrou um limite inferior para SO2 abundância e determinou que os sorvetes sublimados do núcleo quente MonR2 IRS3 poderiam ser a fonte do SO2 gás.
Após o enxofre
Observações do processo de enxofre em um YSO são intrigantes. Pela primeira vez, a equipe observou a formação de SO2 (dióxido de enxofre) em um núcleo quente, o que mostra que esse modo de formação é pelo menos tão eficiente quanto em choques. Além disso, esse processo pode ser importante em YSOs de menor massa (isto é, mais parecido com o nosso sistema solar quando se formava há cerca de 4,57 bilhões de anos atrás), o que observações futuras podem ajudar a confirmar.
Trabalhos futuros também podem ajudar a estabelecer a importância relativa de outros reservatórios de enxofre primitivos. Observar o sulfeto de hidrogênio nos YSOs - considerado o principal contribuinte de enxofre no sistema solar primitivo - mostra que o aquecimento radiativo simples e os choques leves são pelo menos tão eficientes na formação e distribuição do enxofre, como anteriormente se pensava em choques fortes e repulsivos. . Isso também mostra uma forte ligação entre os reservatórios de enxofre vistos em nosso próprio sistema solar no cometa 67 / P Churyumov-Gerasimenko, que foi explorado pela missão Rosetta da Agência Espacial Europeia de 2014 a 2016.
"Essas observações feitas com o telescópio SOFIA são fundamentais para desvendar alguns dos segredos dos reservatórios moleculares protoplanetários", disse a Dra. Rachel Smith (Museu de Ciências Naturais da Carolina do Norte / Universidade Estadual de Apalaches). Revista Space. "Através dessas conexões entre diferentes conjuntos de dados para um único objeto, podemos construir uma imagem abrangente da evolução dos planetas e das moléculas necessárias para a vida".
O que vem a seguir para novas observações? Para ajudar a confirmar a hipótese do SO2 No reservatório, são necessárias observações de acompanhamento de gelados contendo enxofre nas próximas missões, como o Telescópio Espacial James Webb, que será lançado em 2021, e talvez usando a missão WFIRST ligada e desligada novamente (o Telescópio Espacial Infravermelho de Campo Largo), que foi zerado na proposta de orçamento da NASA para o EF 2020.
Com o lançamento de novos telescópios e melhorias nos já existentes, poderemos entrar na 'era de ouro da astronomia infravermelha' na próxima década, permitindo que os astrônomos rastreiem elementos de volta às suas origens primordiais.
