Estrelas

Pela primeira vez, elemento pesado é visto surgindo em colisão estelar

Transformar ferro em elementos como o ouro é um sonho dos alquimistas há séculos, mas acontece que os verdadeiros alquimistas do universo são estrelas. Em particular, colisões de estrelas de nêutrons, que têm a capacidade de criar elementos mais pesados ​​que o ferro.

Concepção astísica de uma kilonova. (Créditos: ESO)

Usando ondas gravitacionais, descobrimos algumas dessas colisões. A primeira foi estudada em detalhes usando muitos telescópios e astrônomos descobriram agora uma clara assinatura de estrôncio, um metal alcalino encontrado em minerais do solo que é usado em fogos de artifício para criar cores vermelhas. Conforme vemos na natureza, o estrôncio também é encontrado em fogos de artifício cósmicos.

A fusão de estrelas de nêutrons GW170817 foi uma novidade histórica para a astronomia. A interação gravitacional foi detectada pelos observatórios LIGO e Virgo, e a subsequente explosão de kilonova foi vista por muitos instrumentos ópticos. Os dados continuam sendo examinados para nos ajudar a aprender o máximo possível sobre esse evento especial.

“Ao reanalisar os dados de 2017 da fusão, identificamos a assinatura de um elemento pesado nesta bola de fogo, o estrôncio, provando que a colisão de estrelas de nêutrons cria esse elemento no universo”, disse Darach Watson, da Universidade de Copenhague, na Dinamarca.

O processo é conhecido como “captura rápida de nêutrons” ou, mais simplesmente, processo r. Desde a primeira detecção de colisão de estrelas de nêutrons, os dados mostraram fortemente que esse processo r está em vigor, mas a complexidade das colisões de estrelas de nêutrons dificulta a identificação de qualquer elemento isolado. Pelo menos até agora.

Em seus núcleos, essas estrelas fundiam hidrogênio em hélio, depois hélio em carbono, e assim por diante, com as estrelas mais massivas capazes de fundir núcleos até o ferro. Mas o ferro – o 26º elemento da tabela periódica – é onde ela para, já que nenhuma energia pode ser extraída de sua fusão.

Para acelerar as coisas a partir daí, precisamos de um processo rápido de captura de nêutrons, ou processo r. Uma explosão realmente energética pode gerar uma série de reações nucleares nas quais núcleos atômicos colidem com nêutrons para sintetizar elementos mais pesados ​​que o ferro.

Os elementos podem absorver comprimentos de onda específicos da luz. Portanto, quando os cientistas observam o espectro do comprimento de onda, eles podem ver quais comprimentos de onda foram absorvidos e conectá-los a elementos específicos.

“Na verdade, tivemos a ideia de que poderíamos ver estrôncio muito rapidamente após o evento”, explicou Jonatan Selsing, também da Universidade de Copenhague. “No entanto, mostrar que esse foi comprovadamente o caso acabou sendo muito difícil. Essa dificuldade foi devido ao nosso conhecimento altamente incompleto da aparência espectral dos elementos mais pesados ​​na tabela periódica”, concluiu.

O modelo do processo r foi sugerido pela primeira vez há seis décadas, mas só agora estamos começando a entendê-lo. Após o Big Bang, o universo só possuía hidrogênio e hélio (e alguns vestígios de lítio), portanto, o restante dos elementos da tabela periódica tinha que ser produzido pelas estrelas.

“Este é o estágio final de uma busca de décadas para determinar a origem dos elementos”, disse Watson. “Sabemos agora que os processos que criaram os elementos ocorreram principalmente em estrelas comuns, em explosões de supernovas ou nas camadas externas de estrelas antigas. Mas, até agora, não sabíamos a localização do processo final, ainda não descoberto, conhecido como captura rápida de nêutrons, que criou os elementos mais pesados ​​da tabela periódica”, concluiu. [ScienceAlert/IFLS]

Alexsandro Mota

Nordestino, um grande amante da astronomia e divulgador científico há quase uma década. Sou o criador do projeto Mistérios do Espaço e dedico meu tempo a tornar a astronomia mais acessível.