O telescópio espacial James Webb detectou, pela primeira vez, uma emissão de luz do íon trihidrogênio (H₃⁺), prevista teoricamente em 1986, mas nunca observada, nem mesmo em laboratório.

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O sinal foi encontrado em uma região de formação estelar a milhares de anos-luz da Terra e pode ajudar a compreender as ondas de choque provocadas por estrelas recém-nascidas.

Molécula desafia regras convencionais da física

O H₃⁺ é uma das moléculas mais importantes do Universo. Ele participa de grande parte das reações químicas que ocorrem no gás interestelar, incluindo processos envolvidos na formação de moléculas orgânicas complexas.

Ele é formado por três núcleos de hidrogênio que compartilham dois elétrons e se organizam como os vértices de um triângulo. Por causa dessa disposição simétrica, a molécula não apresenta uma separação permanente de cargas elétricas, condição que normalmente permite que moléculas emitam luz ao girar.

Em 1986, os astrofísicos Fu-Shih Pan e Takeshi Oka, da Universidade de Chicago, calcularam que essa situação poderia mudar durante a rotação. O movimento provoca uma pequena deformação na estrutura da molécula, criando um desequilíbrio elétrico capaz de produzir uma emissão de luz muito fraca.

Esse tipo de emissão é chamado de “proibido” porque não se encaixa nas regras normalmente aplicadas à radiação emitida por moléculas. Isso não significa que viole as leis da física, mas ajuda a explicar por que o sinal foi tão difícil de observar. A previsão levou quatro décadas para ser confirmada.

James Webb encontra 26 sinais em região de formação estelar

A descoberta foi feita por uma equipe liderada por David Neufeld, da Universidade Johns Hopkins, durante a análise de observações do objeto Herbig-Haro 168 (HH 168), localizado na região de formação de estrelas massivas Cepheus A.

Esses objetos surgem quando jatos de material expelidos por estrelas em formação atingem nuvens moleculares ao redor. Os impactos geram ondas de choque que aquecem o gás a milhares de graus e provocam emissões de luz. Como o infravermelho atravessa a poeira com mais facilidade do que a luz visível, o James Webb consegue investigar essas regiões.

Foi nesse cenário que os pesquisadores identificaram 26 linhas espectrais correspondentes às transições rotacionais proibidas do H₃⁺. A mais intensa atingiu 72 sigma, indicando elevada significância estatística e tornando extremamente improvável que a detecção tenha ocorrido por acaso.

A distribuição dessa emissão também acompanhava a do hidrogênio molecular comum (H₂), sugerindo que as duas moléculas respondiam às mesmas condições extremas.

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Modelos ainda não explicam a intensidade do sinal

Reproduzir a intensidade observada, porém, continua sendo um desafio. Um dos modelos de ondas de choque utilizados pela equipe explicou bem a emissão do hidrogênio molecular, mas subestimou o sinal do H₃⁺ em cinco ou seis vezes. Outro chegou mais perto dos dados, mas dependeu de condições fora do intervalo para o qual havia sido validado.

A equipe encontrou a mesma emissão em observações anteriores do James Webb sobre outro objeto Herbig-Haro, o HH 211. O resultado mostra que o fenômeno não está restrito a uma única região de formação estelar.

Aceito para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters, o estudo está disponível no repositório científico arXiv. Os pesquisadores esperam que as emissões do H₃⁺ possam ser utilizadas para investigar como as reações químicas transformam o hidrogênio, elemento mais simples do Universo, em moléculas cada vez mais complexas.

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Valdir Antonelli

Valdir Antonelli é jornalista com especialização em marketing digital e consumo.

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Bruno Capozzi

Bruno Capozzi é jornalista, mestre em Ciências Sociais e editor executivo do OD.

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