Os astrônomos estão à procura dos restos da colisão de estrelas de nêutrons que deram à Terra seus metais preciosos.
Quando as estrelas de nêutrons se fundem, elas lançam uma grande variedade de elementos de vida curta em seu ambiente, e esses materiais se tornam parte de sistemas solares que se formam posteriormente. Agora, os cientistas estão tentando fechar a fusão que semeou nosso sistema solar, rastreando os elementos produzidos pelo material em decomposição original. Desse trabalho, eles acreditam que a fusão responsável ocorreu 100 milhões de anos antes e 1.000 anos-luz de distância do nascimento de nosso sistema solar.
“Foi por pouco”, disse à Space.com o principal cientista do projeto, Szabolcs Marka, físico da Universidade de Columbia. “Se você olhar para o céu e vir uma fusão de estrelas de nêutrons a 1.000 anos-luz de distância, ela superaria o céu noturno inteiro”.
Marka e seu colega Imre Bartos, astrofísico da Universidade da Flórida, usaram meteoritos desde o início do sistema solar para rastrear a colisão. Eles analisaram os isótopos – sabores de elementos com diferentes números de nêutrons em seus átomos – nessas rochas.
Primeiro, eles calcularam a quantidade de isótopos radioativos no sistema solar inicial; então os pesquisadores compararam suas medidas com a quantidade de isótopos produzidos por fusões de estrelas de nêutrons. Marka apresentou os resultados de sua pesquisa em janeiro na reunião de inverno da American Astronomical Society em Honolulu.
“Nossa” fusão estrela de nêutrons
Os elementos pesados do universo, como ouro, platina e plutônio, se formam quando os nêutrons bombardeiam os átomos existentes. Durante essas colisões, um nêutron neutro pode emitir um elétron com carga negativa, tornando-se um próton com carga positiva e alterando a identidade do átomo.
Esse processo, conhecido como captura rápida de nêutrons, ocorre apenas durante as explosões mais poderosas, como supernovas e fusões de estrelas de nêutrons. Mas os cientistas continuam a debater qual desses eventos extremos é responsável pela maior parte dos elementos pesados do universo.
Então Marka e Bartos se voltaram para meteoritos antigos, em um esforço para entender que tipo de evento pode ter semeado o sistema solar inicial. Trancado dentro daquelas rochas do jovem sistema solar está o material que vomitou de uma explosão e, embora esses elementos iniciais fossem radioativos e se deteriorassem rapidamente, eles deixaram para trás assinaturas de sua presença passada.
E quando o Observatório de Ondas Gravitacionais por Interferômetro a Laser (LIGO) começa a identificar possíveis fusões de estrelas de nêutrons, os cientistas estão aplicando suas observações para ajudar a identificar os contribuintes mais prováveis de material formado em uma fusão próxima, o que Marka chamou de “a fermentação da bruxa da galáxia “, o material em decomposição lenta que chegou ao sistema solar.
Estudos anteriores estimaram que uma supernova ocorre na Via Láctea uma vez a cada 50 anos. As novas observações do LIGO sugerem que as fusões de estrelas de nêutrons ocorrem com muito menos frequência, aproximadamente uma vez a cada 100.000 anos. A quantidade de elementos pesados no sistema solar sugeria que eles vinham de uma fusão próxima de estrelas de nêutrons, pois as origens das supernovas teriam produzido mais material.
A partir daí, o par contou com os isótopos individuais para determinar onde e quando ocorreu a fusão local de estrelas de nêutrons do sistema solar.
“Cada isótopo é um cronômetro que começa com a explosão”, disse Marka. Ao estudar quanto de cada isótopo foi deixado quando o material foi capturado, ele foi capaz de determinar a idade da colisão que atingiu o sistema solar. “Há apenas um momento em que todos concordam”, disse ele. Esse ponto ocorreu aproximadamente 100 milhões de anos antes da formação do sistema solar, um piscar de olhos em escalas de tempo astronômicas. A equipe também calculou a que distância as estrelas colidiram, uma distância de 1.000 anos-luz, com base na quantidade de material que acabou no sistema solar.
O que a equipe não conseguiu descobrir foi a direção em que esses elementos pesados entraram na vizinhança que se tornaria nosso sistema solar, uma descoberta que teoricamente poderia permitir que os cientistas identificassem os restos da colisão. O problema é que o sol não está parado há 4,5 bilhões de anos desde que se formou; em vez disso, tem viajado pela galáxia.
Ao longo do caminho, deixou para trás as estrelas que se formaram perto dele no mesmo aglomerado, estrelas que os astrônomos há muito caçam em vão. Marka espera que um dia os astrônomos encontrem essas estrelas irmãs e os remanescentes da fusão estrela de nêutrons que formou o sistema solar.
Segundo Marka, a nova descoberta chegou perto de casa. “As pessoas estavam realmente chorando”, disse ele, referindo-se a membros de sua equipe.
Ele disse que acha que uma forte reação emocional surgiu porque essa fusão de estrelas de nêutrons não foi apenas um evento que aconteceu no espaço. Foi uma que contribuiu para cada um de nós, pessoalmente.
“Isso não é esotérico, é nosso”, disse Marka. “Não é nosso na galáxia, mas é nosso no sistema solar.”
Publicado em 27/03/2020 23h02
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