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A concepção artística de um disco circunstelar formador de planetas ao redor de uma jovem estrela. Os astrônomos usaram as instalações do ALMA para estudar como a química das moléculas voláteis - incluindo água e monóxido de carbono - evolui à medida que discos jovens semelhantes a este desenvolvem planetas, e os efeitos dessas mudanças no desenvolvimento de novos planetas. Crédito: Karne L. Teramura, UH IfA
Os planetas se formam a partir do gás e da poeira em discos que circundam as estrelas jovens. Os produtos químicos no disco que evaporam facilmente, chamados de voláteis, incluem moléculas importantes como água, monóxido de carbono, nitrogênio, bem como outras moléculas orgânicas simples. A quantidade de material volátil que se acumula em um planeta à medida que se forma é um fator chave para determinar a atmosfera do planeta e sua adequação para a vida, e depende dos detalhes dos reservatórios de gás e gelo no disco no momento da formação do planeta.
Uma vez que as composições do disco evoluem ao longo da vida do disco, os astrônomos interessados na composição do planeta estão trabalhando duro para entender a evolução da química do disco. Eles já determinaram que a água e o gás monóxido de carbono são exauridos em sistemas jovens, em comparação com sua abundância no meio interestelar normal, às vezes por um fator de até cem.
O pensamento atual argumenta que isso ocorre porque os voláteis congelaram nas superfícies dos grãos de poeira que então se acumulam em direção ao plano médio frio do disco, onde permanecem congelados. Como cada volátil tem propriedades diferentes, entretanto, cada um é esgotado em uma extensão diferente; o oxigênio é o elemento mais esgotado, seguido do carbono e do nitrogênio. Esta estrutura geral explica as observações das poucas fontes individuais estudadas, mas os astrônomos ainda não têm uma visão sistemática de como a química volátil evolui com o tempo.
Os astrônomos do CfA Karin Oberg, Sean Andrews, Jane Huang, Chunhua Qi e David Wilner eram membros de uma equipe que usou a instalação do ALMA para estudar os voláteis em cinco jovens candidatos a discos. Eles combinaram os resultados com os dados de um estudo anterior de quatorze discos mais evoluídos e os modelaram para desenvolver uma visão evolucionária da química volátil ao longo da vida dos discos. Eles concluem que o monóxido de carbono se esgota rapidamente - nos primeiros 0,5 a 1 milhão de anos da vida útil de um disco. Eles também descobriram que os objetos mais jovens, aqueles ainda profundamente incrustados em seu envelope de material natal, têm assinaturas químicas distintas, provavelmente porque as moléculas no disco são protegidas da radiação ultravioleta que pode romper as ligações químicas.
Os cientistas também consideram se a evaporação dos mantos de gelo pode adicionar ingredientes de volta ao gás, mas concluem que muitas incertezas ainda permanecem para se chegar a uma resposta definitiva e eles argumentam pela necessidade de uma amostra maior de discos jovens. O novo estudo é um avanço significativo na compreensão da evolução da química de discos formadores de planetas jovens.
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Mais informações: Jennifer B. Bergner et al. An Evolutionary Study of Volatile Chemistry in Protoplanetary Disks, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab9e71
https://phys.org/news/2020-09-evolving-chemistry-protoplanetary-disks.html
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de
Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
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