A representação artística de estrelas de nêutrons se preparando para colidir.
(Imagem: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Os astrônomos estão em busca dos restos do colisão estrela de nêutrons que deu à Terra seus metais preciosos.
Quando nestrelas de eutrons mesclam, eles lançam uma grande variedade de elementos de vida curta em seus arredores e esses materiais se tornam parte de sistemas solares que se formam posteriormente. Agora, os cientistas estão tentando se aproximar do fusão que semeou nosso sistema solar traçando os elementos produzidos pelo material deteriorado 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 ver 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; os pesquisadores compararam suas medidas com a quantidade de isótopos produzidos por Estrêla de Neutróns fusões. Marka apresentou os resultados de suas pesquisas em janeiro no inverno reunião da Sociedade Astronômica Americana 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 carregado negativamente, tornando-se um próton carregado positivamente 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 precoce. 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 como o Observatório de Ondas Gravitacionais com 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 um fusão de estrelas de nêutrons nas proximidades, como as origens da supernova 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 do sistema solar formado, 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 fica 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 as 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 a nossa na galáxia, mas a nossa no sistema solar."
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