METANOL PESADO, ENFIM ENCONTRADO NO ESPAÇO

O deutério é o isótopo pesado do hidrogênio. Na nossa galáxia, há cerca de 1,6 átomo de deutério para cada 100.000 átomos de hidrogênio. Mesmo assim, nos núcleos frios e densos das nuvens moleculares, onde as estrelas nascem, moléculas que contêm deutério podem ser ordens de grandeza mais abundantes do que essa proporção sugere. A temperaturas tão baixas, algumas reações-chave canalizam continuamente o deutério para as moléculas, e o efeito cresce com o tempo. A quantidade de deutério em uma molécula pode, assim, dar pistas de quando e onde ela se formou.

A molécula complexa mais comum

O metanol (CH₃OH) é a “molécula orgânica complexa” — moléculas com carbono de seis átomos ou mais — mais abundante nas regiões onde se formam estrelas. Ele se forma principalmente nas camadas de gelo dos grãos de poeira durante a fase fria antes de uma estrela se acender, e é um degrau rumo a moléculas mais complexas.

O metanol tem quatro átomos de hidrogênio: três na extremidade do carbono e um na extremidade do oxigênio. Versões com um, dois ou três átomos de deutério do lado do carbono já tinham sido detectadas no espaço. A forma totalmente deuterada, CD₃OD, em que os quatro são deutério, só havia sido sugerida. Previsões de laboratório de sua assinatura de rádio existem desde 2023.

Dez linhas de IRAS4A2

A. Belloche, do Instituto Max Planck de Radioastronomia em Bonn, e colegas da Europa, dos Estados Unidos e da Ásia usaram o COMPASS, um grande levantamento feito com a rede de radiotelescópios ALMA de onze estrelas jovens de baixa massa com “hot corinos” — zonas mornas e compactas onde moléculas geladas evaporam e brilham em comprimentos de onda de rádio. Eles se concentraram em IRAS4A2, uma das estrelas de um par na nuvem NGC 1333, a 290 parsecs. Foi também ali que a amônia totalmente deuterada foi identificada pela primeira vez em torno de uma estrela jovem.

Varrendo as frequências do céu de 279 a 312 gigahertz, a equipe modelou a emissão do metanol e de todas as suas variantes a uma temperatura de cerca de 200 kelvins. Todas as variantes de metanol com uma impressão digital de rádio pública apareceram. Entre elas: o CD₃OD, com dez linhas claramente detectadas. É a primeira detecção robusta de metanol totalmente deuterado no espaço — e, observam os autores, a primeira identificação de qualquer molécula com quatro átomos de deutério no meio interestelar. Ele corresponde a cerca de 4 partes em 10.000 do metanol do local.

Um metanol que se esconde

Junto veio um enigma. Comparado com suas versões raras de carbono-13 e oxigênio-18, o metanol comum parecia escasso demais — cerca de 7 a 11 vezes menos do que deveria —, enquanto as versões raras eram coerentes entre si. Os autores concluem que a quantidade de metanol comum provavelmente está subestimada, talvez porque sua emissão venha de aglomerados em vez de uma nuvem homogênea. Por isso, usaram as versões raras como substitutas para calcular as proporções de deutério.

O deutério se acumula além do acaso

Se o deutério simplesmente substituísse o hidrogênio ao acaso, com uma probabilidade fixa, cada variante apontaria para a mesma razão deutério/hidrogênio. Em vez disso, a razão inferida sobe com o número de átomos de deutério: cerca de 1% para as formas com um deutério, de 9% a 23% para as com dois e três, e cerca de 41% ao comparar o CD₃OD com o CH₃OD. O padrão em IRAS4A2 é quase idêntico ao de outra estrela jovem, BHR71-IRS1, e semelhante ao de outras protoestrelas de baixa massa.

Os modelos erram na ponta pesada

A equipe comparou essas razões com cinco modelos químicos publicados sobre como o metanol e suas formas deuteradas se acumulam. Todos eles subestimam as formas com vários deutérios, tipicamente por uma a duas ordens de grandeza — e, para o CD₃OD em um dos modelos, por cerca de cinco ordens de grandeza. O veredito dos autores: falta nos modelos atuais um ingrediente-chave que favoreça o metanol fortemente deuterado.

A detecção também traz uma previsão. Duas variantes restantes, CH₂DOD e CHD₂OD, devem ser fáceis de identificar em IRAS4A2 assim que espectroscopistas de laboratório fornecerem suas assinaturas de rádio. Uma observação mais nítida, com maior resolução angular, também poderia revelar se o metanol de fato está em aglomerados.