Vapores de metais encontrados no espaço, onde não deveriam existir

Com informações do ESO - 20/05/2021

Espectro de luz do cometa C/2016 R2 (PANSTARRS) sobreposto em uma imagem real do cometa, obtida com o telescópio SPECULOOS. Cada pico branco no espectro representa um elemento diferente, com os do ferro e do níquel marcados com traços azuis e laranjas, respectivamente.
[Imagem: ESO/L. Calçada, SPECULOOS Team/E. Jehin, Manfroid et al.]

Metais pesados em astronomia

Astrônomos belgas descobriram que existe ferro e níquel nas atmosferas dos cometas do Sistema Solar, mesmo aqueles distantes do Sol, em ambientes extremamente frios. E uma equipe polonesa, trabalhando independentemente, anunciou que existe também vapor de níquel no cometa interestelar gelado 2I/Borisov.

Esta é a primeira vez que "metais pesados", tipicamente associados com ambientes quentes o suficiente para fazerem metais evaporarem, são encontrados nesses ambientes frios, distantes das estrelas.

O termo "metais pesados" tem um significado em astronomia que é diferente daquele comumente usado para se referir a metais que causam doenças ou poluem o ambiente na Terra. Minutos após o Big Bang, apenas os elementos químicos hidrogênio e hélio foram produzidos. Os astrônomos chamam tudo o mais "metais" e, como são elementos cada vez mais pesados, surgem os "metais pesados", que só se formaram muito tempo depois, no interior das estrelas. Ao explodirem, as estrelas ejetam esse material para o meio interestelar, de tal maneira que novas estrelas têm um conteúdo cada vez maior desses elementos.

"Foi bastante surpreendente detectar ferro e níquel na atmosfera de todos os cometas que observamos nas últimas duas décadas, cerca de 20 objetos, e mesmo em alguns que se encontram no meio espacial frio mais afastado do Sol," disse Jean Manfroid, da Universidade de Liège, na Bélgica, que liderou o estudo sobre os cometas.

Os dois conjuntos de dados, coletados com o telescópio VLT, no Chile, vêm se somar a outros que têm questionado os modelos aceitos hoje pela ciência sobre a formação dos elementos químicos e das estrelas - outro estudo recente descobriu plutônio de origem extraterrestre no fundo do Oceano Pacífico.

Ferro e níquel em cometas

Os astrônomos já sabiam da existência de metais pesados no interior rochoso e poeirento dos cometas. Mas, uma vez que os metais sólidos não sublimam em baixas temperaturas, ou seja, não se tornam gasosos, não se esperava encontrá-los nas atmosferas de cometas frios, que viajam muito além do Sol.

Vapores de níquel e ferro foram agora detectados em cometas observados a mais de 480 milhões de quilômetros do Sol, o que corresponde a mais de três vezes a distância Terra-Sol.

A equipe belga descobriu ferro e níquel nas atmosferas dos cometas em quantidades aproximadamente iguais. O material do nosso Sistema Solar, por exemplo aquele encontrado no Sol e em meteoritos, contém, normalmente, cerca de dez vezes mais ferro do que níquel.

Este novo resultado tem por isso implicações na nossa compreensão do Sistema Solar primordial, apesar de a equipe ainda estar estudando todas as implicações desses novos dados.

"Os cometas se formaram há cerca de 4,6 bilhões de anos num Sistema Solar muito jovem, não tendo sofrido alterações desde essa época. Nesse sentido, são como fósseis para os astrônomos," explicou Emmanuel Jehin, coautor deste estudo.

A razão pela qual esses elementos pesados só agora foram identificados se deve à sua existência em quantidades muito pequenas: a equipe estima que, para cada 100 kg de água nas atmosferas dos cometas, exista apenas 1 g de ferro e, aproximadamente, a mesma quantidade de níquel.

Espectro de luz do cometa interestelar 2I/Borisov, sobreposto a uma imagem real do cometa obtida com o VLT no final de 2019. As linhas de níquel estão assinaladas por traços laranja.
[Imagem: ESO/L. Calçada/O. Hainaut/P. Guzik/M. Drahus]

Metais pesados interestelares

A equipe polonesa descobriu que elementos pesados também estão presentes na atmosfera do cometa interestelar 2I/Borisov, o primeiro cometa alienígena a visitar o nosso Sistema Solar.

Quando este passou perto de nós, há cerca de ano e meio, a equipe descobriu que a atmosfera fria do 2I/Borisov contém níquel gasoso. O 2I/Borisov foi observado quando estava a cerca de 300 milhões de km do Sol, ou seja, a cerca de duas vezes a distância Terra-Sol.

"Inicialmente, não queríamos acreditar na presença de níquel atômico no 2I/Borisov, tão longe do Sol! Tivemos que realizar numerosos testes e muitas verificações para finalmente nos convencermos de que era isso mesmo," disse Piotr Guzik, da Universidade de Jagiellonian, na Polônia.

As descobertas são surpreendente porque, antes dos dois trabalhos publicados hoje, gases com átomos de elementos pesados apenas tinham sido observados em meios quentes, tais como nas atmosferas de exoplanetas ultraquentes e em cometas em evaporação que passam muito perto do Sol.

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