Uma equipe de pesquisadores, liderada pelo astrofísico Sumner Starrfield, da Universidade Estadual do Arizona (ASU), combinou teoria com observações e estudos de laboratório e determinou que uma classe de explosões estelares, denominada novae clássica, é responsável pela maior parte do lítio em nossa galáxia e sistema solar.
Os resultados de seu estudo foram publicados recentemente no Astrophysical Journal da American Astronomical Society.
“Dada a importância do lítio para usos comuns, como vidro e cerâmica resistentes ao calor, baterias de lítio e baterias de íon de lítio e produtos químicos que alteram o humor; é bom saber de onde vem esse elemento”, diz Starrfield, professor de Regents na Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU e membro da Sociedade Astronômica Americana. “E é importante melhorar a nossa compreensão das fontes dos elementos dos quais nossos corpos e o sistema solar são feitos”.
A equipe passou a determinar que uma fração dessas novas novas clássicas evoluirá até que elas explodam como supernovas do tipo Ia. Essas estrelas explosivas se tornam mais brilhantes que uma galáxia e podem ser descobertas a grandes distâncias do universo.
Como tal, eles estão sendo usados para estudar a evolução do universo e foram as supernovas usadas em meados dos anos 90 para descobrir a Energia Escura, o que está causando a aceleração da expansão do universo. Eles também produzem grande parte do ferro na galáxia e no sistema solar, um constituinte importante de nossos glóbulos vermelhos, que transportam oxigênio por todo o corpo.
Novae clássica
A formação do universo, comumente chamada de “Big Bang”, formava principalmente os elementos hidrogênio, hélio e um pouco de lítio. Todos os outros elementos químicos, incluindo a maioria do lítio, são formados em estrelas.
As novase clássicas são uma classe de estrelas que consiste em uma anã branca (um remanescente estelar com a massa do Sol, mas com o tamanho da Terra) e uma estrela maior em órbita próxima à anã branca.
O gás cai da estrela maior para a anã branca e, quando se acumula gás suficiente na anã branca, ocorre uma explosão ou nova. Há cerca de 50 explosões por ano em nossa galáxia e as mais brilhantes no céu noturno são observadas pelos astrônomos em todo o mundo.
Simulações, observações e meteoritos
Vários métodos foram utilizados pelos autores deste estudo para determinar a quantidade de lítio produzida em uma explosão de nova. Eles combinaram previsões por computador de como o lítio é criado pela explosão, como o gás é ejetado e qual deveria ser sua composição química total, juntamente com observações do telescópio sobre o gás ejetado para realmente medir a composição.
Starrfield usou seus códigos de computador para simular as explosões e trabalhou com o co-autor e colega astronômico americano Charles E. Woodward da Universidade de Minnesota e com o co-autor Mark Wagner do Large Binocular Telescope Observatory em Tucson e Ohio para obter dados sobre nova explosões usando telescópios terrestres, telescópios em órbita e o observatório Boeing 747 da NASA chamado SOFIA.
Os co-autores e astrofísicos nucleares Christian Iliadis, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e W. Raphael Hix, do Laboratório Nacional Oak Ridge e da Universidade do Tennessee, Knoxville forneceram informações sobre as reações nucleares nas estrelas, essenciais para resolver as equações diferenciais necessário para este estudo.
“Nossa capacidade de modelar onde as estrelas obtêm sua energia depende do entendimento da fusão nuclear, onde os núcleos de luz são fundidos em núcleos mais pesados e liberam energia”, diz Starrfield. “Precisávamos saber sob quais condições estelares podemos esperar que os núcleos interajam e quais são os produtos de sua interação”.
O co-autor e cosmoquímico isótopo Maitrayee Bose da Escola de Exploração da Terra e do Espaço da ASU analisa meteoritos e partículas de poeira interplanetárias que contêm pequenas rochas formadas em diferentes tipos de estrelas.
“Nossos estudos anteriores indicaram que uma pequena fração da poeira estelar em meteoritos se formou em novas”, diz Bose. “Portanto, a contribuição valiosa desse trabalho foi que novas explosões contribuíram para a nuvem molecular que formou nosso sistema solar”. Bose afirma ainda que suas pesquisas estão prevendo composições muito específicas de grãos de poeira estelar que se formam em explosões de novas e permaneceram inalteradas desde que foram formadas.
“Esta é uma pesquisa em andamento, tanto na teoria quanto nas observações”, diz Starrfield. “Enquanto continuamos a trabalhar em teorias, estamos ansiosos para quando podemos usar o Telescópio Espacial James Webb da NASA e o Telescópio Romano Nancy Grace para observar novas e aprender mais sobre as origens do nosso universo”.
Publicado em 02/06/2020 06h12
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