No início, havia hidrogênio e hélio. Além de alguns vestígios de coisas como o lítio, essa é toda a matéria que o big bang produziu. Tudo além desses dois elementos foi em grande parte produzido por processos astrofísicos e não cosmológicos. Os elementos que vemos ao nosso redor, aqueles que nos compõem, foram formados em sua maioria dentro dos corações das estrelas. Eles foram criados na fornalha de núcleos estelares, depois lançados no espaço quando a estrela morreu. Mas existem alguns elementos que são criados de forma diferente. O mais comum é o ouro.
Embora o ouro possa ser produzido em um núcleo estelar, o ouro que temos na Terra não foi produzido dessa maneira. O ouro é um elemento muito pesado, então quando uma estrela explode a maior parte do ouro fica no núcleo. Então, de onde vem o nosso ouro? Colisões de estrelas de nêutrons. Quando duas estrelas de nêutrons colidem, elas são dilaceradas criando uma kilonova. Toda essa matéria nuclear dentro das estrelas de nêutrons é liberada do peso esmagador da gravidade e rapidamente se transforma em elementos como o ouro. Sabemos disso porque a quantidade de ouro que vemos na galáxia concorda com a taxa de colisões de estrelas de nêutrons.
Por um tempo, os astrônomos assumiram que as colisões de estrelas de nêutrons também são a fonte primária de outros elementos pesados, particularmente a série dos lantanídeos, também conhecidos como elementos de terras raras. Mas isso é apenas uma teoria. Não temos uma boa medida da abundância cósmica de elementos de terras raras, por isso é uma ideia difícil de provar. Mas isso mudou, graças a um estudo recente.
Em 2017, observatórios de ondas gravitacionais capturaram um evento conhecido como GW170817. Ao contrário dos eventos gravitacionais que foram a fusão de dois buracos negros, este foi uma fusão de duas estrelas de nêutrons. A kilonova resultante foi observada por 70 observatórios em todo o mundo, tornando-se a primeira grande observação multi-mensageira, combinando dados coletados de ondas eletromagnéticas e gravitacionais. Algumas das observações eletromagnéticas incluíam dados de linhas espectrais, portanto, em princípio, devemos ser capazes de identificar quais elementos foram formados pela colisão.
Isso é bastante fácil para elementos mais leves, mas mais desafiador para os mais pesados. Neste estudo, a equipe executou simulações de supercomputadores de explosões de kilonova, calculando onde as linhas de absorção deveriam aparecer com base em diferentes elementos. Quando eles compararam seus cálculos com os espectros observados de GW170817, eles foram capazes de identificar vários elementos de terras raras, incluindo estrôncio, lantânio e cério. É a primeira vez que esses elementos são confirmados como subprodutos de uma fusão de estrelas de nêutrons.
Esta é apenas a primeira observação multi-mensageira de estrelas de nêutrons em colisão. Com o tempo, teremos vários outros, e isso dará a essa equipe e a outras a chance de descobrir ainda mais elementos de terras raras nos escombros.
Publicado em 07/11/2022 08h01
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