As estrelas no início dos tempos devem ter sido capazes de criar elementos muito mais pesados do que qualquer coisa que já tenha sido encontrada naturalmente na Terra, ou no Universo mais amplo.
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Esta é a conclusão que uma equipe de astrônomos liderada por Ian Roederer, da Universidade de Michigan, chegou depois de examinar 42 estrelas na Via Láctea, cujas abundâncias químicas só podem ser explicadas pela produção anterior de elementos com massas atômicas superiores a 260.
A maioria dos elementos do Universo – praticamente qualquer coisa mais pesada que o hidrogênio, na verdade – foi criada por estrelas. A primeira maneira pela qual são criados é a fusão. No centro de uma estrela está basicamente um motor que une átomos para criar elementos mais pesados.
O elemento mais pesado que esse processo pode produzir é o ferro. A fusão do ferro em elementos mais pesados requer muito mais energia do que gera, e nesse ponto a estrela se autodestrói.
Outra forma tem a ver com essa autodestruição. Nas explosões de supernovas, quando uma estrela morre, e nas explosões de quilonovas, onde duas estrelas de nêutrons se chocam, as condições tornam-se ideais para o rápido processo de captura de nêutrons, ou processo-r.
É quando há tantos nêutrons soltos flutuando que eles se deslocam para os núcleos disponíveis, formando um elemento mais pesado. É necessário um ambiente energético realmente extremo para acontecer, como uma supernova.
E isso também acontece muito rapidamente – daí a parte “rápida” do nome. Confirma-se que este é o processo que produz elementos como ouro, platina, tório e urânio. Mas ainda há muito que não sabemos sobre como os elementos são criados.
“Temos uma ideia geral de como funciona o processo-r, mas as condições do processo são bastante extremas”, explica Roederer.
“Não temos uma boa noção de quantos tipos diferentes de locais no Universo podem gerar o processo r, não sabemos como o processo r termina e não podemos responder a perguntas como quantos nêutrons você pode adicionar?
“Ou quão pesado pode ser um elemento? Por isso decidimos olhar para os elementos que poderiam ser produzidos por fissão em algumas estrelas antigas bem estudadas para ver se poderíamos começar a responder a algumas destas questões.”
Outra forma de sabermos que os elementos podem ser formados é por fissão nuclear. É quando, em vez de se fundir, um átomo se divide e o resultado é um elemento menos massivo.
As composições químicas das 42 estrelas da Via Láctea que Roederer e sua equipe observaram foram bem estudadas e estabelecidas.
As primeiras estrelas do Universo eram predominantemente constituídas por hidrogênio. Criaram elementos nos seus núcleos e morreram, semeando o espaço circundante com elementos que foram absorvidos nas gerações subsequentes de estrelas.
Sabe-se que as estrelas que a equipe estudou possuem elementos produzidos pelo processo r durante explosões de supernovas.
Mas os pesquisadores não estavam procurando elementos do processo-r. Eles procuravam elementos que pudessem ser produtos da fissão, como rutênio, ródio, paládio e prata. E, em vez de olhar para as estrelas individualmente, como normalmente acontece, os pesquisadores examinaram-nas como um grupo.
E eles encontraram um padrão. A presença de alguns outros elementos é esperada em certas proporções de abundância se os metais que a equipe analisou foram produzidos pelo processo-r. Essas proporções não estavam presentes. Isto sugere, concluiu a equipe, que os elementos em questão foram produzidos por fissão.
Isto significa que as primeiras estrelas de onde vieram estes metais devem ter produzido elementos muito mais pesados, com massa atômica superior a 260, que posteriormente se dividiram para formar elementos mais leves e mais estáveis.
Nunca observamos esses elementos ocorrendo naturalmente, em lugar nenhum. Já os vimos em laboratório, mas as suas meias-vidas são tão curtas que se decompõem quase imediatamente.
No entanto, a pesquisa mostra que a procura dos seus potenciais produtos de fissão pode dizer-nos quão provável ou comum pode ser a sua formação, no Universo mais vasto.
“Esse 260 é interessante porque não detectamos anteriormente nada tão pesado no espaço ou naturalmente na Terra, mesmo em testes de armas nucleares”, diz Roederer.
“Mas vê-los no espaço dá-nos orientação sobre como pensar sobre modelos e fissão – e pode dar-nos uma ideia de como surgiu a rica diversidade de elementos.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
