Veja como a explosão de estrelas forjou o cálcio nos nossos dentes e ossos

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Créditos: Sultancicekgil / Getty Images.

Por David Nield
Publicado na ScienceAlert

É presumido que até metade do cálcio no Universo – e isso inclui nossos ossos e dentes – provém de explosões estelares de supernovas, e os pesquisadores agora foram capazes de obter uma noção sem precedentes de como essas supernovas ultrarraras e ricas em cálcio chegam ao fim de suas vidas.

Essa observação nunca antes vista de como essas explosões estelares liberam tanto cálcio foi realizada usando raios-X no espaço profundo e imagens infravermelhas, e preenche algumas lacunas em nosso conhecimento científico sobre o processo.

Reunindo contribuições de 67 autores em 15 países, o estudo resultante sugere que as supernovas ricas em cálcio começam como estrelas compactas que rapidamente perdem massa no final de suas vidas, liberando uma camada externa de gás com a qual os materiais explosivos colidem.

Em amarelo: materiais ricos em cálcio. Em azul: região emitindo raios-X. Créditos: Aaron M. Geller / Northwestern University.

“Esses eventos são tão raros que nunca soubemos o que produziu supernovas ricas em cálcio”, disse o astrofísico Wynn Jacobson-Galan, pesquisador da Universidade do Noroeste, dos Estados Unidos.

“Observando o que essa estrela fez em seu último mês antes de atingir seu fim crítico e violento, espiamos um lugar antes inexplorado, abrindo novos caminhos de estudo na ciência dos eventos astronômicos transitórios”.

A supernova em questão, SN 2019ehk, foi descoberta pela primeira vez pelo astrônomo amador Joel Shepherd na galáxia espiral Messier 100 (M100), a cerca de 55 milhões de anos-luz de distância da Terra. Logo após a descoberta, muitos dos principais telescópios da Terra também a captaram – com eventos transitórios como esse, a velocidade para a observação é crucial.

O que os astrônomos não estavam esperando era a luminosidade da luz de raios-X que o SN 2019ehk estava emitindo. Os cientistas rapidamente perceberam que estavam observando uma enxurrada de raios-X de alta energia fluindo da estrela e atingindo a camada externa de gás, fornecendo pistas importantes para os materiais que estava lançando e quanto do material havia.

As análise da estrela no final da vida ajudaram os cientistas a descobrir o que estava acontecendo: as reações entre os materiais expelidos e o anel externo de gás estavam produzindo temperaturas intensamente quentes e altas pressões, levando a uma reação nuclear produtora de cálcio à medida que a estrela tentava se livrar do calor e energia o mais rápido possível.

“A maioria das estrelas massivas cria pequenas quantidades de cálcio durante a vida útil, mas eventos como o SN 2019ehk parecem ser responsáveis ​​por produzir grandes quantidades de cálcio e, no processo de explosão, dispersam-no pelo espaço interestelar nas galáxias”, disse o astrônomo Régis Cartier, pesquisador do National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NOIRLab) nos EUA.

“Em última análise, esse cálcio faz parte da formação de sistemas planetários e dos nossos corpos celestes – no caso da nossa Terra!”

Pelo fato dessas estrelas serem tão importantes na produção de cálcio, os cientistas têm demonstrado tanto interesse em vê-las – algo que se mostrou difícil (até o Hubble perdeu a oportunidade de ver a SN 2019ehk). A explosão abordada no novo estudo é responsável pela maior quantidade de cálcio já vista emitida em um único evento astrofísico observado.

Ser capaz de ver o funcionamento interno desse tipo de supernova abrirá novas áreas de pesquisa e nos dará uma ideia melhor de como o cálcio em nossos ossos e dentes – e em qualquer outro lugar do Universo – surgiu.

É também um ótimo exemplo da comunidade científica internacional trabalhando em conjunto para capturar e registrar algo de grande importância. Apenas 10 horas após a explosão brilhante inicial ter sido vista no céu por Joel Shepherd, alguns dos melhores telescópios que temos estavam prontos para registrar o que aconteceu a seguir.

“Antes desse evento, tínhamos informações indiretas sobre o que as supernovas ricas em cálcio poderiam ou não poderiam ser”, disse a astrofísica Raffaella Margutti, pesquisadora da Universidade do Noroeste. “Agora, podemos descartar com confiança várias possibilidades”.

A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal.