MADRID, 29 abr. (EUROPA PRESS) -
Os astrônomos descobriram um local de origem até então desconhecido para alguns dos elementos mais raros do universo: uma chama gigante desencadeada por uma estrela supermagnética.
Os astrônomos calcularam que essas explosões podem ser responsáveis pela formação de até 10% do ouro, da platina e de outros elementos pesados da nossa galáxia.
A descoberta também resolve um mistério de décadas em torno de um flash brilhante de luz e partículas detectado por um telescópio espacial em dezembro de 2004. A luz veio de uma magnetar (um tipo de estrela envolta em campos magnéticos bilhões de vezes mais fortes do que os da Terra) que havia desencadeado uma explosão gigante.
A poderosa explosão de radiação durou apenas alguns segundos, mas liberou mais energia do que o Sol libera em um milhão de anos. Embora a fonte da chama tenha sido rapidamente identificada, um segundo sinal menor da estrela, que atingiu o pico 10 minutos depois, intrigou os cientistas na época. Por 20 anos, esse sinal permaneceu sem explicação.
OURO E PLATINA
Agora, uma nova descoberta feita por astrônomos do Centro de Astrofísica Computacional (CCA) do Flatiron Institute, na cidade de Nova York, revelou que o sinal menor inexplicável marcou o nascimento incomum de elementos pesados, como ouro e platina. Além de confirmar outra fonte desses elementos, os astrônomos estimaram que a explosão de 2004 produziu sozinha o equivalente a um terço da massa da Terra em metais pesados. Eles relatam sua descoberta em um artigo publicado em 29 de abril no The Astrophysical Journal Letters.
"Esta é realmente a segunda vez que vemos evidências diretas de onde esses elementos se formam", sendo a primeira a fusão de estrelas de nêutrons, diz o coautor do estudo Brian Metzger, cientista sênior de pesquisa do CCA e professor da Universidade de Columbia, em um comunicado. "Esse é um avanço substancial em nossa compreensão da produção de elementos pesados.
A maioria dos elementos que conhecemos e apreciamos hoje nem sempre existiu. O hidrogênio, o hélio e uma pitada de lítio foram formados no Big Bang, mas quase todo o resto foi produzido pelas estrelas durante sua vida ou durante suas mortes violentas. Embora os cientistas tenham uma compreensão completa de onde e como os elementos mais leves se formam, os locais de produção de muitos dos elementos mais pesados ricos em nêutrons (aqueles mais pesados que o ferro) ainda não estão claros.
Esses elementos, que incluem o urânio e o estrôncio, são produzidos em um conjunto de reações nucleares conhecido como processo de captura rápida de nêutrons, ou processo r. Esse processo requer um excesso de nêutrons livres, algo que só é encontrado em ambientes extremos. Portanto, os astrônomos esperavam que os ambientes extremos criados por supernovas ou fusões de estrelas de nêutrons fossem os locais mais promissores para o processo r.
Foi somente em 2017 que os astrônomos conseguiram confirmar um local para o processo r ao observar a colisão de duas estrelas de nêutrons. Essas estrelas são os remanescentes colapsados de antigas estrelas gigantes e são compostas de uma sopa de nêutrons tão densa que uma única colher pesaria mais de um bilhão de toneladas. Observações feitas em 2017 mostraram que a colisão cataclísmica de duas dessas estrelas cria o ambiente rico em nêutrons necessário para a formação dos elementos do processo r.
No entanto, os astrônomos perceberam que essas raras colisões, por si só, não podem explicar todos os elementos do processo r que vemos hoje. Alguns suspeitaram que os magnetares, que são estrelas de nêutrons altamente magnetizadas, também poderiam ser uma fonte.
Metzger e seus colegas calcularam em 2024 que erupções gigantes poderiam ejetar material da crosta de um magnetar para o espaço, onde os elementos do processo r poderiam se formar.
"É incrível pensar que alguns dos elementos pesados que nos rodeiam, como os metais preciosos em nossos telefones e computadores, são produzidos nesses ambientes extremos", diz Anirudh Patel, candidato a PhD na Universidade de Columbia e principal autor do novo estudo.
Os cálculos do grupo mostram que essas erupções gigantes criam núcleos radioativos pesados e instáveis, que se decompõem em elementos estáveis, como o ouro. À medida que os elementos radioativos decaem, eles emitem um brilho luminoso, além de criar novos elementos.
O grupo também calculou que, em 2024, o brilho dos decaimentos radioativos seria visível como uma explosão de raios gama, uma forma de luz altamente energizada. Ao discutir suas descobertas com astrônomos observacionais de raios gama, o grupo descobriu que esse sinal já havia sido observado décadas antes e nunca havia sido explicado. Como há pouca sobreposição entre o estudo da atividade magnetar e a ciência da síntese de elementos pesados, ninguém havia proposto anteriormente a produção de elementos como a causa do sinal.
"O evento foi amplamente esquecido ao longo dos anos", diz Metzger. "Mas logo percebemos que nosso modelo era perfeito para ele.
MASSA EQUIVALENTE À DE MARTE
No novo artigo, os astrônomos usaram observações do evento de 2004 para estimar que a erupção produziu 2 trilhões de trilhões de trilhões de quilogramas de elementos pesados (aproximadamente equivalente à massa de Marte). A partir disso, eles estimam que entre 1% e 10% de todos os elementos de processo r em nossa galáxia atual foram criados nessas explosões gigantes.
O restante poderia vir de fusões de estrelas de nêutrons, mas com apenas uma explosão magnetar gigante documentada e uma fusão, é difícil saber as porcentagens exatas, ou mesmo se essa é a história completa. "Não podemos descartar a possibilidade de haver um terceiro ou quarto local que ainda não tenhamos visto", diz Metzger.
"O interessante sobre essas explosões gigantes é que elas podem ocorrer muito cedo na história galáctica", acrescenta Patel. "As erupções magnetares gigantes podem ser a solução para um problema que tínhamos: observam-se mais elementos pesados em galáxias jovens do que os que poderiam ser criados apenas por colisões de estrelas de nêutrons.
Para reduzir as porcentagens, é necessário observar mais explosões magnetares gigantes. Telescópios como a missão Compton Spectrometer and Imager da NASA, com lançamento previsto para 2027, ajudarão a captar melhor esses sinais. Grandes explosões magnetares parecem ocorrer a cada poucas décadas na Via Láctea e cerca de uma vez por ano no Universo visível, mas o segredo é detectá-las a tempo.
"Quando uma explosão de raios gama for detectada, aponte um telescópio ultravioleta para a fonte dentro de 10 a 15 minutos para ver o pico do sinal e confirmar que os elementos do processo r foram formados lá", diz Metzger.
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