Alguns meteoritos prístinos contêm um registro dos blocos de construção originais do sistema solar, incluindo grãos que se formaram em estrelas antigas que morreram antes da formação do sol. Um dos maiores desafios no estudo desses grãos pré-solares é determinar o tipo de estrela de onde cada grão veio.
Nan Liu, professora assistente de pesquisa de física em Artes e Ciências na Universidade de Washington em St. Louis, é a primeira autora de um novo estudo no Astrophysical Journal Letters que analisa um conjunto diversificado de grãos pré-solares com o objetivo de descobrir suas verdadeiras origens estelares.
Liu e sua equipe usaram um espectrômetro de massa de última geração chamado NanoSIMS para medir isótopos de um conjunto de elementos, incluindo os isótopos N e Mg-Al em grãos de carboneto de silício (SiC) presolares. Refinando seus protocolos analíticos e também utilizando uma fonte de íons de plasma de nova geração, os cientistas foram capazes de visualizar suas amostras com melhor resolução espacial do que a obtida em estudos anteriores.
“Os grãos pré-solares foram incorporados em meteoritos por 4,6 bilhões de anos e às vezes são revestidos com materiais solares na superfície”, disse Liu. “Graças à resolução espacial aprimorada, nossa equipe foi capaz de ver a contaminação de Al na superfície de um grão e obter assinaturas estelares verdadeiras, incluindo sinais apenas do núcleo do grão durante a redução de dados.”
Os cientistas pulverizaram os grãos usando um feixe de íons por longos períodos de tempo para expor superfícies limpas de grãos no interior para suas análises isotópicas. Os pesquisadores descobriram que as proporções de isótopos N do mesmo grão aumentaram muito depois que o grão foi exposto à pulverização iônica prolongada.
As razões de isótopos raramente podem ser medidas para estrelas, mas os isótopos C e N são duas exceções. Os novos dados de isótopos C e N para os grãos presolares relatados neste estudo vinculam diretamente os grãos a diferentes tipos de estrelas de carbono com base nas razões isotópicas observadas por essas estrelas.
“Os novos dados isotópicos obtidos neste estudo são empolgantes para físicos estelares e astrofísicos nucleares como eu”, disse Maurizio Busso, co-autor do estudo baseado na Universidade de Perugia, na Itália. “De fato, as ‘estranhas’ relações N isotópicas dos grãos de SiC presolares têm sido, nas últimas duas décadas, uma fonte notável de preocupação. Os novos dados explicam a diferença entre o que estava originalmente presente nos grãos de poeira estelar pré-solar e o que foi anexado posteriormente, portanto resolvendo um quebra-cabeça de longa data na comunidade. ”
O estudo também inclui uma exploração significativa do isótopo radioativo alumínio-26 (26Al), uma importante fonte de calor durante a evolução de corpos planetários jovens no início do sistema solar e também em outros sistemas extra-solares. Os cientistas inferiram a presença inicial de grandes quantidades de 26Al em todos os grãos medidos, conforme previsto pelos modelos atuais. O estudo determinou quanto 26Al foi produzido pelas “estrelas-mãe” dos grãos que mediram. Liu e seus colaboradores concluíram que as previsões do modelo estelar para 26Al são muito altas em pelo menos um fator de dois, em comparação com os dados de grãos.
As compensações do modelo de dados provavelmente apontam para incertezas nas taxas de reação nuclear relevantes, observou Liu, e motivarão os físicos nucleares a buscar melhores medições dessas taxas de reação no futuro.
Os resultados da equipe ligam alguns dos grãos presolares desta coleção a estrelas de carbono pouco conhecidas com composições químicas peculiares.
Os dados isotópicos dos grãos apontam para processos de queima de H ocorrendo em tais estrelas de carbono em temperaturas mais altas do que o esperado. Essas informações ajudarão os astrofísicos a construir modelos estelares para entender melhor a evolução desses objetos estelares.
“À medida que aprendemos mais sobre as fontes de poeira, podemos obter conhecimento adicional sobre a história do universo e como vários objetos estelares dentro dele evoluem”, disse Liu.
Publicado em 13/10/2021 21h57
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