Duas estrelas de nêutrons se chocaram e sacudiram o universo, desencadeando uma explosão épica chamada "kilonova", que cuspiu muito espaço no material. Agora, os astrônomos relataram as evidências mais conclusivas ainda de que, depois dessa explosão, formou-se um elemento de elo perdido que poderia ajudar a explicar alguma química confusa do universo.
Quando esse tremor - ondulações no próprio espaço-tempo, chamado ondas gravitacionais - atingiu a Terra em 2017, disparou detectores de ondas gravitacionais e se tornou a primeira colisão de estrela de nêutrons já detectada. Imediatamente, telescópios em todo o mundo giravam em torno de estudar a luz do kilonova resultante. Agora, os dados desses telescópios revelaram fortes evidências de turbilhão de estrôncio na matéria expelida, um elemento pesado com uma história cósmica difícil de explicar, dado tudo o que os astrônomos sabem sobre o universo.
Terra e espaço estão cheios de elementos químicos de diferentes tipos. Alguns são fáceis de explicar; o hidrogênio, formado em sua forma mais simples de apenas um próton, existia logo após o Big Bang quando as partículas subatômicas começaram a se formar. O hélio, com dois prótons, também é bastante fácil de explicar. Nosso sol produz isso o tempo todo, esmagando átomos de hidrogênio através da fusão nuclear em sua barriga quente e densa. Mas elementos mais pesados como estrôncio são mais difíceis de explicar. Durante muito tempo, os físicos pensaram que esses elementos pesados eram formados principalmente durante supernovas - como kilonova, mas em menor escala e resultantes da explosão de estrelas massivas no fim de suas vidas. Mas ficou claro que as supernovas por si só não conseguem explicar quantos elementos pesados existem no universo.
O estrôncio que surgiu após a primeira colisão detectada com estrela de nêutrons poderia ajudar a confirmar uma teoria alternativa, de que essas colisões entre objetos ultradensos muito menores realmente produzem a maioria dos elementos pesados que encontramos na Terra.
A física não precisa de supernovas ou fusões de estrelas de nêutrons para explicar cada átomo robusto ao redor. Nosso sol é relativamente jovem e leve, por isso funde principalmente hidrogênio em hélio. Mas estrelas maiores e mais velhas podem fundir elementos tão pesados quanto o ferro com seus 26 prótons, de acordo com a NASA. No entanto, nenhuma estrela fica quente ou densa o suficiente antes dos últimos momentos de sua vida para produzir qualquer elemento entre o cobalto com 27 prótons e o urânio com 92 prótons.
E, no entanto, encontramos elementos mais pesados na Terra o tempo todo, como observaram dois físicos em um artigo de 2018 publicado na revista Nature. Assim, o mistério.
Cerca de metade desses elementos extrapesados, incluindo estrôncio, são formados por um processo chamado "captura rápida de nêutrons" ou "processo r" - uma série de reações nucleares que ocorrem sob condições extremas e podem formar átomos com núcleos densos carregados com prótons e nêutrons. Mas os cientistas ainda precisam descobrir quais sistemas no universo são extremos o suficiente para produzir o grande volume de elementos do processo r visto em nosso mundo.
Alguns sugeriram que as supernovas eram as culpadas. "Até recentemente, os astrofísicos alegavam cautelosamente que os isótopos formados nos eventos do processo r se originavam principalmente das supernovas do colapso do núcleo", escreveram os autores da Nature em 2018.
Eis como essa ideia de supernova funcionaria: detonar estrelas moribundas cria temperaturas e pressões além de qualquer coisa que elas produzam na vida, e cospem materiais complexos no universo em breves e violentos flashes. É parte da história que Carl Sagan estava contando nos anos 80, quando disse que todos somos feitos de "coisas de estrelas".
Trabalho teórico recente, de acordo com os autores desse artigo da Nature de 2018, mostrou que as supernovas podem não produzir materiais suficientes para o processo r para explicar sua preponderância no universo.
Digite estrelas de nêutrons. Os cadáveres superdensos que sobraram após algumas supernovas (superadas apenas por buracos negros em massa por polegada cúbica) são pequenos em termos estelares, próximos do tamanho das cidades americanas. Mas eles podem superar as estrelas em tamanho real. Quando eles se chocam, as explosões resultantes agitam o tecido do espaço-tempo com mais intensidade do que qualquer outro evento que não seja a colisão de buracos negros.
E nessas furiosas fusões, os astrônomos começaram a suspeitar que elementos suficientes do processo r poderiam se formar para explicar seus números.
Os primeiros estudos sobre a luz da colisão de 2017 sugeriram que essa teoria estava correta. Os astrônomos viram evidências de ouro e urânio na maneira como a luz se filtrava através do material da explosão, como a Live Science relatou na época, mas os dados ainda eram nebulosos.
Um novo artigo publicado ontem (23 de outubro) na revista Nature oferece a confirmação mais firme ainda desses primeiros relatórios.
"Na verdade, tivemos a ideia de que poderíamos ver estrôncio muito rapidamente após o evento. No entanto, mostrar que esse foi comprovadamente o caso se mostrou muito difícil", afirmou o autor do estudo Jonatan Selsing, astrônomo da Universidade de Copenhague, disse em um comunicado.
Os astrônomos não tinham certeza na época exatamente de como seriam os elementos pesados no espaço. Mas eles analisaram novamente os dados de 2017. E desta vez, com mais tempo para trabalhar no problema, eles encontraram uma "característica forte" à luz que vinha do kilonova que aponta diretamente para o estrôncio - uma assinatura do processo r e evidência de que outros elementos provavelmente se formaram ali como bem, eles escreveram em seu papel.
Com o tempo, parte do material desse kilonova provavelmente chegará à galáxia e talvez se torne parte de outras estrelas ou planetas, disseram eles. Talvez, eventualmente, leve futuros físicos alienígenas a olharem para o céu e se perguntarem de onde vieram todas essas coisas pesadas em seu mundo.
