Pequenos flocos de neve de urânio radioativo que desencadeiam explosões nucleares massivas podem explicar algumas das explosões estelares mais misteriosas do universo.
À medida que as estrelas menores morrem, elas se resfriam e se transformam em cascas de seu antigo eu, conhecidas como anãs brancas. Uma nova pesquisa propõe que os átomos de urânio afundem até o centro dessas estrelas anãs brancas envelhecidas à medida que esfriam, congelando em cristais semelhantes a flocos de neve, não maiores do que grãos de areia. Lá, esses “flocos de neve” podem atuar como algumas das menores bombas nucleares do universo, tornando-se a “faísca que dispara o barril de pólvora”, disse o co-autor do estudo Matt Caplan, físico teórico da Universidade Estadual de Illinois.
“É importante entender como essas explosões ocorrem para todos os tipos de aplicações, desde a produção de elementos até a expansão do universo”, disse Caplan ao Live Science.
Essas explosões de estrelas extraordinariamente fracas fazem parte de uma classe conhecida como supernovas Tipo Ia. Normalmente, os cientistas pensam que essas explosões ocorrem quando uma estrela anã branca atinge uma massa crítica após sifonar gás de uma estrela companheira com a qual a anã branca está em órbita. Como as supernovas Tipo Ia explodem quando atingem a mesma massa, elas têm o mesmo brilho. Este brilho uniforme permite que eles sejam usados como um padrão pelo qual as distâncias t no universo são medidas.
No entanto, os astrônomos notaram algumas supernovas Tipo Ia que são ligeiramente mais escuras do que deveriam ser. A nova pesquisa, aceita pela revista Physical Review Letters, propõe uma explicação na qual anãs brancas de massa inferior sem uma estrela binária podem explodir como supernovas por conta própria – mesmo sem sorver massa de uma estrela próxima.
“Talvez não precisemos do companheiro”, disse o co-autor do estudo Chuck Horowitz, astrofísico nuclear teórico da Universidade de Indiana, ao Live Science. “Talvez uma única estrela sozinha possa explodir.”
Pequenos flocos de neve de urânio radioativo que desencadeiam explosões nucleares massivas podem explicar algumas das explosões estelares mais misteriosas do universo.
À medida que as estrelas menores morrem, elas se resfriam e se transformam em cascas de seu antigo eu, conhecidas como anãs brancas. Uma nova pesquisa propõe que os átomos de urânio afundem até o centro dessas estrelas anãs brancas envelhecidas à medida que esfriam, congelando em cristais semelhantes a flocos de neve, não maiores do que grãos de areia. Lá, esses “flocos de neve” podem atuar como algumas das menores bombas nucleares do universo, tornando-se a “faísca que dispara o barril de pólvora”, disse o co-autor do estudo Matt Caplan, físico teórico da Universidade Estadual de Illinois.
“É importante entender como essas explosões ocorrem para todos os tipos de aplicações, desde a produção de elementos até a expansão do universo”, disse Caplan ao Live Science.
Essas explosões de estrelas extraordinariamente fracas fazem parte de uma classe conhecida como supernovas Tipo Ia. Normalmente, os cientistas pensam que essas explosões ocorrem quando uma estrela anã branca atinge uma massa crítica após sifonar gás de uma estrela companheira com a qual a anã branca está em órbita. Como as supernovas Tipo Ia explodem quando atingem a mesma massa, elas têm o mesmo brilho. Este brilho uniforme permite que eles sejam usados como um padrão pelo qual as distâncias t no universo são medidas.
No entanto, os astrônomos notaram algumas supernovas Tipo Ia que são ligeiramente mais escuras do que deveriam ser. A nova pesquisa, aceita pela revista Physical Review Letters, propõe uma explicação na qual anãs brancas de massa inferior sem uma estrela binária podem explodir como supernovas por conta própria – mesmo sem sorver massa de uma estrela próxima.
“Talvez não precisemos do companheiro”, disse o co-autor do estudo Chuck Horowitz, astrofísico nuclear teórico da Universidade de Indiana, ao Live Science. “Talvez uma única estrela sozinha possa explodir.”
O nascimento de uma bomba atômica estelar
Anãs brancas são os núcleos remanescentes de estrelas com menos de 10 vezes a massa do sol. Tendo desprendido suas camadas externas, as anãs brancas são bolas frias e não queimadas, compostas principalmente de carbono e oxigênio, com alguns outros elementos, como o urânio, espalhados. À medida que esfriam lentamente ao longo de centenas de milhares de anos, seus átomos congelam, com os átomos mais pesados – como o urânio – afundando até o núcleo e se solidificando primeiro.
Tradicionalmente, os cientistas pensavam que essas anãs brancas, quando sozinhas, eventualmente se transformavam em cascas frias e escuras. Mas, em alguns casos, esse processo pode preparar o terreno para uma enorme explosão semelhante à de uma bomba nuclear, disseram os cientistas. Quando átomos de urânio submersos se chocam, eles congelam, formando minúsculos flocos de neve radioativos. Dentro de uma hora da formação do floco de neve, um nêutron desonesto passando no núcleo poderia colidir com o floco de neve, desencadeando a fissão – a reação nuclear na qual um átomo é dividido. Essa fissão poderia desencadear uma reação em cadeia, semelhante à de uma bomba nuclear, eventualmente inflamando o resto da estrela e fazendo com que a anã branca explodisse como uma supernova sozinha.
Para que essa reação em cadeia aconteça, no entanto, é necessário que haja bastante do isótopo radioativo urânio-235. Como esse isótopo decai naturalmente com o tempo, esse tipo de explosão só é possível nas estrelas maiores, que têm a expectativa de vida mais curta. Estrelas menores, como o sol, cerca de 5 bilhões de anos no futuro, quando morrer, não teriam urânio-235 suficiente para tais explosões quando se tornassem anãs brancas.
O novo artigo foi recebido com ceticismo interessado por alguns cientistas.
“Se funcionar, seria uma maneira realmente interessante de fazer”, disse Ryan Foley, astrônomo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, ao Live Science. No entanto, Foley observou que as supernovas escuras do Tipo Ia tendem a vir de antigas populações de estrelas, não daquelas com estrelas mais jovens, onde esse tipo de explosão ocorreria. “Entre as estrelas jovens, existem muito poucas, se houver, supernovas do Tipo Ia”, disse Foley.
Embora a pesquisa tenha mostrado que esse novo mecanismo é fisicamente possível, não está claro ainda se essas explosões de estrelas solo realmente acontecem, com que frequência elas acontecem e exatamente como a fissão que as alimenta é acionada.
“No momento, estamos ansiosos para fazer simulações para ver se os flocos de neve podem realmente inflamar a reação em cadeia de fissão para explodir a estrela”, disse Caplan ao Live Science. “Mesmo se não acender totalmente, seria interessante ver se há um chiado ou queimação fraca no núcleo.”
Publicado em 10/03/2021 16h52
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