Fusão estelar: uma nova explicação para a criação de elementos pesados no espaço
A fusão de duas estrelas de neutrões oferece uma nova explicação para a criação de elementos pesados no espaço exterior. Saiba mais aqui!
Uma explosão maciça entre duas densas estrelas de neutrões ejetadas da sua galáxia hospedeira criou elementos químicos raros, vitais para a vida, e lançou uma nova luz sobre a formação de elementos pesados.
As estrelas de neutrões viajaram o equivalente ao diâmetro da Via Láctea antes de se fundirem numa explosão de kilonovas. A explosão desencadeou a segunda explosão de raios gama (GRB) mais brilhante jamais observada e ejetou o elemento pesado telúrio, juntamente com iodo e tório, ambos necessários para sustentar a vida na Terra.
Raros e difíceis de observar
Os GRB's provêm de poderosos jatos que viajam quase à velocidade da luz, neste caso impulsionados por uma colisão entre duas estrelas de neutrões, explica o Dr. Ben Gompertz, professor assistente de Astronomia na Universidade de Birmingham e coautor do estudo da Nature.
"Estas estrelas passaram vários milhares de milhões de anos a girar em espiral em direção uma à outra antes de colidirem e produzirem a explosão de raios gama que observámos em março deste ano", acrescenta. "A colisão de estrelas de neutrões proporciona as condições necessárias para a síntese de elementos muito pesados e o brilho radioativo destes novos elementos conduziu à kilonova que detetámos quando a explosão se desvaneceu. As kilonovas são extremamente raras e muito difíceis de observar e estudar, e é por isso que esta descoberta é tão excitante".
O GRB 230307A durou cerca de 200 segundos, o que faz dele um GRB de longa duração, e foi mais de um milhão de vezes mais brilhante do que toda a galáxia Via Láctea combinada. Normalmente, os GRB's são de curta duração e duram menos de dois segundos.
"Até há pouco tempo, não pensávamos que as fusões pudessem gerar explosões de raios gama durante mais de dois segundos", acrescenta Gompertz. "A nossa próxima tarefa é encontrar mais fusões de longa duração e desenvolver uma melhor compreensão do que as impulsiona e se estão a ser criados elementos ainda mais pesados. Esta descoberta abriu a porta a uma compreensão transformadora do nosso Universo e do seu funcionamento".
As observações foram efetuadas pelo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi e seguidas por telescópios terrestres e espaciais, incluindo o Telescópio Espacial James Webb, o Observatório Neil Gehrels Swift e o instrumento ULTRACAM da Universidade de Warwick e da Universidade de Sheffield no Observatório Europeu do Sul, que identificou a fonte no céu e acompanhou a alteração do seu brilho.
Marcas registadas de Kilonova
As observações espectroscópicas mostraram que a luz visível emitida pela fonte era ténue, evoluindo rapidamente do azul para o vermelho e depois para o infravermelho, as características de uma kilonova.
"As kilonovas formam-se quando elementos pesados, como o ouro e o urânio, se formam como resultado da fusão de duas estrelas com a massa do Sol, mas do tamanho de uma cidade. Expandem-se e arrefecem rapidamente e o pico da sua luz passa rapidamente do ótico para o infravermelho", disse o Professor Danny Steeghs, do Departamento de Física da Universidade de Warwick.
Esta descoberta marca apenas a segunda vez que elementos pesados individuais foram detetados após a fusão de uma estrela de neutrões, o que fornece informação inestimável sobre como se formam estes blocos de construção vitais necessários à vida.
"Pouco mais de 150 anos depois de Dmitri Mendeleev ter escrito a tabela periódica dos elementos, estamos agora finalmente em posição de começar a preencher os últimos espaços em branco para compreender de onde veio tudo isto", explica Andrew Levan, Professor de Astrofísica na Universidade de Radboud e principal autor do estudo.
"Este é um passo importante na nossa compreensão do papel que as fusões binárias de estrelas de neutrões desempenham em termos de povoamento da tabela periódica dos elementos", conclui o Professor Danny Steeghs, do Departamento de Física da Universidade de Warwick.