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Primeira identificação de um elemento pesado formado nas estrelas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/11/2019

Primeira identificação de um elemento pesado formado nas estrelas
Esta concepção artística mostra duas estrelas de nêutrons minúsculas, mas muito densas, no ponto em que elas se fundem e explodem sob a forma de uma kilonova. Em primeiro plano, vemos uma representação do estrôncio recém-criado.
[Imagem: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser]

Estrôncio no espaço

Foi detectado pela primeira vez no espaço um elemento pesado recém-formado, o estrôncio, após uma fusão de duas estrelas de nêutrons.

A detecção confirma que os elementos mais pesados do Universo podem se formar em fusões de estrelas de nêutrons, fornecendo uma peça que falta no quebra-cabeça da formação dos elementos químicos.

Em 2017, após a detecção das ondas gravitacionais que passaram pela Terra, o ESO (Observatório Europeu do Sul) apontou os seus telescópios, incluindo o VLT, para a fonte destas ondas: uma fusão de estrelas de nêutrons chamada GW170817.

Os astrônomos suspeitavam que, se os elementos pesados se formassem efetivamente em colisões de estrelas de nêutrons, as assinaturas destes elementos poderiam ser detectadas em quilonovas, os resultados explosivos destas fusões. Foi exatamente isso o que as observações mostraram.

Formação do estrôncio

Monitorando a explosão em uma ampla gama de comprimentos de onda, o telescópio obteve uma série de espectros, desde o ultravioleta ao infravermelho próximo. A análise preliminar destes espectros já sugeria a presença de elementos pesados na quilonova, mas os astrônomos não conseguiam até então identificar elementos individuais.

"Ao reanalisar os dados da fusão obtidos em 2017, identificamos a assinatura de um elemento pesado nesta bola de fogo, o estrôncio, provando assim que a colisão de estrelas de nêutrons cria este elemento no Universo," disse Darach Watson, da Universidade de Copenhague, na Dinamarca.

Na Terra, o estrôncio é encontrado naturalmente no solo e está concentrado em certos minerais. Seus sais são usados para dar aos fogos de artifício uma cor vermelha brilhante, enquanto o metal e outros compostos têm usos em relógios atômicos, em catalisadores para obter combustível limpo, LEDs, materiais eletrocalóricos e uma infinidade de outras aplicações.

Captura rápida de nêutrons

Os astrônomos conhecem os processos físicos que dão origem aos elementos desde a década de 1950. Nas décadas seguintes, foram sendo descobertas as regiões cósmicas de cada uma destas forjas nucleares principais, exceto uma.

"Esta é a fase final de uma busca de longas décadas para descobrir a origem dos elementos," disse Watson. "Sabemos que os processos que formaram os elementos ocorreram essencialmente em estrelas comuns, em explosões de supernovas e nas camadas externas de estrelas velhas. Mas, até agora, não conhecíamos a localização do processo final, conhecido por captura rápida de nêutrons e que deu origem aos elementos mais pesados da tabela periódica."

A captura rápida de nêutrons é um processo no qual um núcleo atômico captura nêutrons com rapidez suficiente para permitir a criação de elementos muito pesados. Embora muitos elementos sejam produzidos nos núcleos das estrelas, a criação de elementos mais pesados que o ferro, como o estrôncio, requer ambientes ainda mais quentes, com muitos nêutrons livres. A captura rápida de nêutrons ocorre naturalmente apenas em ambientes extremos, onde os átomos são bombardeados por um grande número de nêutrons.

"Esta é a primeira vez que conseguimos associar diretamente material recém-formado por captura de nêutrons com uma fusão de estrelas de nêutrons, confirmando assim que as estrelas de nêutrons são efetivamente compostas de nêutrons e vinculando o processo de captura rápida de nêutrons, há muito debatido, a essas fusões," disse Camilla Juul Hansen, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha.

Bibliografia:

Artigo: Identification of strontium in the merger of two neutron stars
Autores: Darach Watson, Camilla J. Hansen, Jonatan Selsing, Andreas Koch, Daniele B. Malesani, Anja C. Andersen, Johan P. U. Fynbo, Almudena Arcones, Andreas Bauswein, Stefano Covino, Aniello Grado, Kasper E. Heintz, Leslie Hunt, Chryssa Kouveliotou, Giorgos Leloudas, Andrew J. Levan, Paolo Mazzali, Elena Pian
Revista: Nature
Vol.: 574, pages 497-500
DOI: 10.1038/s41586-019-1676-3






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