Mistério da física, origem do ouro pode estar em poderosas explosões cósmicas
Por Danielle Cassita |
As explosões de raios gama, consideradas alguns dos fenômenos mais intensos do universo, podem estar por trás da formação do ouro e de outros elementos pesados. É o que sugere um novo estudo liderado por Matthew Mumpower, físico do Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México.
Estas explosões são breves, mas muito poderosas. Elas são causadas por alguns dos eventos mais energéticos do cosmos, como a formação de buracos negros e colisões entre estrelas de nêutrons.
Estudos anteriores haviam sugerido que a formação de elementos como o ouro exige que o núcleo atômico absorva grande quantidade de nêutrons (partículas sem carga elétrica presentes no núcleo dos átomos) e se expanda. Assim, os cientistas concluíram que os elementos pesados poderiam ser formados somente onde já existia nêutrons em grande quantidade.
Normalmente, os nêutrons estão no núcleo atômico ou na matéria que forma as estrelas de nêutrons. Por outro lado, eles podem ser liberados por processos como fissão ou fusão nuclear, passando a servir como “ingredientes” de elementos pesados. Como estes nêutrons “livres” levam apenas 15 minutos para decair, são poucas as situações em que estão disponíveis livremente na abundância necessária para formar estes elementos.
Agora, Mumpower e seus colegas sugerem que os fótons presentes nas explosões de raios gama podem ajudar no processo. “Se você tiver fótons energéticos, vai produzir nêutrons. Se você tiver nêutrons, você pode criar elementos pesados”, explicou ele ao Space.com.
“A inspiração para esse estudo específico veio de conversas com meus filhos”, recordou Mumpower. “Eles adoram ver vídeos em câmera lenta no YouTube e, certa noite, durante a pandemia, vimos um clipe incrível de um trem de carga atravessando uma enorme pilha de neve. A neve não desapareceu simplesmente — ela foi soprada para o lado e envolveu o trem.”
O vídeo fez ele se perguntar: e se o trem fosse um jato astrofísico de fótons energéticos, enquanto a neve seria a estrela que explodiu e criou um envelope capaz de gerar nêutrons? “Aquela analogia virou meu momento ‘aha’, que originou essa pesquisa”, acrescentou.
Fábrica de ouro
Antes de continuar, é preciso entender primeiro o que acontece quando estrelas massivas esgotam suas reservas de combustível para a fusão nuclear. Sem a energia necessária para resistir à imensa gravidade delas, o núcleo da estrela colapsa sobre si próprio e forma um buraco negro. O processo emite explosões de raios gama.
As estrelas estão sempre em rotação, e se um buraco negro surgir de alguma delas, ele pode disparar um jato poderoso o suficiente para criar fótons altamente energéticos. Quando atinge a camada externa da estrela encerrando seu ciclo, o jato de partículas cria um envelope quente de material.
É ali que está o segredo: a equipe suspeita que é nesta camada que os fótons altamente energéticos podem interagir com o núcleo atômico, transformando prótons em nêutrons em questão de um nanossegundo. Os fótons podem romper os átomos do núcleo atômico, criando nêutrons livres — e que podem servir para criar elementos pesados.
O mecanismo pode explicar algumas descobertas estranhas, como a ocorrência de isótopos radioativos em sedimentos no fundo dos oceanos da Terra. Estudos anteriores sugeriram que as substâncias poderiam ter origem espacial, mas como as fusões de estrelas de nêutrons também formam tais elementos, elas dificilmente seriam responsáveis por tais compostos.
O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
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Fonte: Space.com