doi.org/10.3847/1538-4357/adb1e3
Credibilidade: 989
#GRB
Cientistas sugerem que jatos de luz superpoderosos, liberados por estrelas em colapso, podem ser as fábricas secretas de elementos pesados, como o plutônio
Essa ideia desafia teorias tradicionais e pode explicar brilhos estranhos no cosmos e traços de metais encontrados na crosta terrestre.
Uma das maiores dúvidas da física é como o universo produz os elementos mais pesados da tabela periódica, como urânio e plutônio. Para tentar responder isso, um grupo de pesquisadores do Laboratório Nacional de Los Alamos está investigando algo novo: os jatos intensos e o material ao redor deles, chamado de “casulo”, que surgem durante explosões de raios gama, quando estrelas gigantes colapsam.
Em um estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, os cientistas propõem que partículas de luz com muita energia, dentro desses jatos, podem quebrar as camadas externas da estrela em colapso, transformando prótons (partículas carregadas) em nêutrons (partículas sem carga). Esse “surto” de nêutrons pode desencadear reações que formam elementos pesados, como urânio e plutônio.
Uma Nova Forma de Criar Nêutrons
“Criar elementos pesados, como urânio e plutônio, exige condições extremas”, explica Matthew Mumpower, físico de Los Alamos. “Existem poucos lugares no universo onde isso pode acontecer, e todos precisam de muitos nêutrons. Nossa ideia é que esses nêutrons não estão lá prontos, mas são criados dinamicamente dentro da estrela.”
Normalmente, nêutrons livres “desaparecem” rápido, durando cerca de 15 minutos, o que limita sua participação na formação de elementos. Mas, em condições especiais, um processo chamado “captura rápida de nêutrons? (ou “r-process”) pode ocorrer. Esse processo é responsável por criar todo o tório, urânio e plutônio que existem naturalmente no universo.
O modelo dos pesquisadores apresenta uma nova solução para problemas antigos desse processo, sugerindo reações que podem acontecer durante o colapso de uma estrela.
Além de explicar como esses elementos pesados são formados, o estudo também ajuda a entender como nêutrons se movem pela matéria, como sistemas complexos funcionam e como eventos raros no cosmos podem ser detectados. Essas descobertas podem ser úteis em áreas como astrofísica e até segurança nacional, onde entender partículas e reações exóticas é importante.
O Poder dos Jatos – Colapso Estelar e Criação de Elementos
No cenário proposto por Mumpower, uma estrela gigante começa a “morrer” quando seu combustível nuclear acaba. Sem força para resistir à sua própria gravidade, ela forma um buraco negro em seu centro. Se o buraco negro gira rápido, ele cria efeitos especiais na gravidade, que “enrolam” o campo magnético e lançam um jato poderoso. Esse jato gera vários tipos de luz, incluindo luz com muita energia.
O jato atravessa a estrela como um “trem de carga passando pela neve”, formando um casulo quente de material ao seu redor, diz Mumpower. Na fronteira entre o jato e o material da estrela, a luz de alta energia pode interagir com os núcleos dos átomos, transformando prótons em nêutrons. Alguns núcleos atômicos também podem se quebrar, liberando mais nêutrons para alimentar o “r-process”. Os cálculos mostram que esses nêutrons são criados muito rápido, em menos de um bilionésimo de segundo.
Como os Nêutrons Escapam e Criam Elementos
Por causa de sua carga elétrica, os prótons ficam presos no jato pelos fortes campos magnéticos. Já os nêutrons, que não têm carga, são empurrados para o casulo. Lá, eles ficam muito densos em comparação com o material ao redor, o que permite que o “r-process? aconteça, formando elementos pesados e isótopos. Esses elementos são, então, lançados ao espaço quando a estrela é destruída.
Esse processo envolve muitas áreas da física, incluindo física atômica, nuclear, hidrodinâmica e até relatividade geral, tornando-o um problema bem complexo. Apesar do avanço, ainda há desafios: os isótopos pesados criados no “r-process? nunca foram produzidos na Terra, e os cientistas sabem pouco sobre suas propriedades, como peso atômico ou tempo de vida.
Kilonovas e a Origem Cósmica
O modelo dos jatos de alta energia pode explicar as “kilonovas? – brilhos de luz visível e infravermelha associados a explosões de raios gama de longa duração. Até agora, kilonovas eram ligadas principalmente à colisão de duas estrelas de nêutrons ou de uma estrela de nêutrons com um buraco negro. Esses eventos são uma forma de confirmar as “fábricas? cósmicas de elementos pesados. A nova ideia sugere que o colapso de estrelas com jatos de luz também pode criar esses elementos e kilonovas, algo que não se pensava antes.
Pistas Cósmicas no Fundo do Mar
Cientistas encontraram ferro e plutônio em sedimentos no fundo do mar, confirmados como sendo de origem extraterrestre. Porém, o evento cósmico que os produziu ainda é um mistério. O cenário dos jatos de alta energia em estrelas em colapso pode ser uma possível explicação para esses elementos encontrados no oceano.
Para confirmar essa teoria, Mumpower e sua equipe planejam fazer simulações detalhando as interações complexas descritas no modelo.
Publicado em 30/04/2025 10h05
Texto adaptado por IA (Grok) do original em inglês. Imagens de bibliotecas públicas de imagens ou créditos na legenda. Informações sobre DOI, autor e instituição encontram-se no corpo do artigo.
Estudo original:
| Geoprocessamento Sistemas para drones HPC |
| Sistemas ERP e CRM Sistemas mobile IA |