No entanto, até agora, nunca tínhamos conseguido mapear a distribuição da água em um disco estável e frio - o tipo de disco que oferece as condições mais favoráveis para a formação de planetas em torno das estrelas. Estas novas descobertas foram possíveis graças ao Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é parceiro.
Água no disco de HL Tauri
"Eu nunca imaginei que poderíamos obter uma imagem de oceanos de vapor de água exatamente na região onde um planeta está propenso a se formar", afirma Stefano Facchini, astrônomo na universidade de Milão (Itália), que liderou o estudo publicado hoje na revista Nature Astronomy. As observações revelam a presença de pelo menos três vezes mais água do que em todos os oceanos da Terra no disco interno da jovem estrela HL Tauri, similar ao Sol, localizada a 450 anos-luz de distância da Terra na constelação de Touro.
"É realmente notável que possamos não apenas detectar, mas também capturar imagens detalhadas e resolver espacialmente o vapor de água a uma distância de 450 anos-luz de nós", acrescenta Leonardo Testi, astrônomo na Universidade de Bolonha (Itália) e coautor do estudo. As observações com resolução espacial realizadas com o ALMA permitem aos astrônomos determinar a distribuição da água em diferentes regiões do disco. "Participar de uma descoberta tão importante no disco emblemático de HL Tauri superou minhas expectativas para minha primeira experiência de pesquisa em astronomia", adiciona Mathieu Vander Donckt da Universidade de Liège, na Bélgica, que era estudante de mestrado quando participou desta pesquisa.
Uma quantidade significativa de água foi encontrada na região onde existe um sulco conhecido no disco de HL Tauri. Os sulcos radiais são escavados nos discos ricos em gás e poeira pelas jovens planetas em órbita que acumulam matéria e crescem. "Nossas imagens recentes revelam uma quantidade significativa de vapor de água a diferentes distâncias da estrela, inclusive um espaço onde um planeta poderia potencialmente se formar agora", explica Stefano Facchini. Isso sugere que este vapor de água poderia afetar a composição química dos planetas que se formam nessas regiões.
Observar a água com um telescópio terrestre não é tarefa fácil, pois o abundante vapor de água presente na atmosfera terrestre degrada os sinais astronômicos. ALMA, operado pelo ESO com seus parceiros internacionais, é uma rede de telescópios localizada no deserto chileno do Atacama, a cerca de 5.000 metros de altitude. Foi construído em um ambiente elevado e seco, especificamente para minimizar essa degradação e oferecer condições de observação excepcionais. "Até o momento, o ALMA é a única instalação capaz de resolver espacialmente a presença de água em um disco frio de formação planetária", explica o coautor Wouter Vlemmings, professor na Universidade Tecnológica de Chalmers na Suécia (1).
"É realmente emocionante testemunhar diretamente, em uma foto, a liberação de moléculas de água a partir de partículas de poeira congelada", declara Elizabeth Humphreys, astrônoma no ESO, que também participou do estudo. Os grãos de poeira que compõem um disco são os germes da formação de planetas, pois eles se chocam e agregam para formar corpos cada vez maiores em órbita ao redor da estrela.
Os astrônomos acreditam que, onde é suficientemente frio para a água congelar nas partículas de poeira, elas agregam de forma mais eficiente - um local ideal para a formação de planetas. "Nossos resultados mostram como a presença de água pode influenciar no desenvolvimento de um sistema planetário, como aconteceu há 4,5 bilhões de anos em nosso próprio sistema solar", adiciona Stefano Facchini.
Com as melhorias trazidas pelo ALMA e pelo ELT (Extremely Large Telescope) do ESO, que será colocado em operação na próxima década, a formação de planetas e o papel da água neste processo serão mais claros do que nunca. Especificamente, o METIS (para Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph), oferecerá aos astrônomos vistas incomparáveis das regiões internas dos discos de formação de planetas, onde planetas como a Terra se formam.
Nota:
(1) As novas observações utilizaram os detectores da banda 5 e da banda 7 do ALMA. A banda 5 foi desenvolvida por Chalmers com a participação do ESO; ela permitiu expandir o ALMA para uma nova gama de frequências especificamente destinada à detecção e à imagem da água no Universo local. Neste estudo, a equipe observou três linhas espectrais da água nas duas gamas de frequências do receptor para mapear o gás a diferentes temperaturas no disco.