Rocha espacial pode conter a 1ª evidência concreta de uma supernova do tipo Ia

Uma rocha alienígena encontrada no Egito em 1996, conhecida como Hypatia, pode conter a primeira evidência concreta de uma supernova do tipo Ia — um dos eventos mais raros e poderosos do universo, segundo um estudo liderado pela Universidade de Joanesburgo (UJ).

Trabalhos anteriores já haviam apontado que a rocha espacial era bem diferente de qualquer outro material extraterrestre encontrado no Sistema Solar, mas somente agora uma análise química aprofundada permitiu determinar sua origem com maior precisão.

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A investigação da “Pedra Hypatia” começou em 2013, quando Jan Kramers, principal autor do estudo, começou a descobrir algumas pistas incomuns nela. A nova análise permitiu recriar uma linha do tempo que remete à formação do Sistema Solar, excluindo alguns possíveis cenários pelos quais a rocha teria surgido.

O estudo determinou uma hipótese. Tudo teria começado em um sistema binário, formado por um estrela gigante vermelha acompanhada de uma anã branca. À medida que a gigante vermelha moribunda se expandiu, a anã branca passou a se alimentar de seu material.

Eventualmente, a anã branca explodiu como uma supernova tipo Ia. Quando a nuvem de gases deste evento resfriou, ela começou a se unir às partículas de poeira ao seu redor. A bolha desse material teria permanecido isolada de outras nuvens de poeira, guardando informações sobre o poderoso e raro fenômeno.

Após milhares de anos, a bolha se solidificou em um corpo rochoso que seria o “corpo-pai” de Hypatia em algum momento da formação do Sistema Solar. Este processo teria acontecido na Nuvem de Oort ou no Cinturão de Kuiper, regiões do nosso sistema planetário sem muita interferência interna.

Então, o corpo-pai de Hypatia foi lançado em direção à Terra e, durante sua travessia na atmosfera, a rocha se estilhaçou até alcançar o Grande Mar de Areia, no sudeste do Egito — o impacto criou micro-diamantes.

Analisando Hypatia

Nas primeiras análises, em 2013, um estudo dos isótopos de argônio revelou que a rocha não foi formada na Terra. Em 2015, outro estudo dos gases nobres presentes no fragmento apontou que ele também não correspondia a nenhum meteorito ou cometa conhecidos.

Os pesquisadores também descobriram fosforeto de níquel, um mineral então jamais encontrado no Sistema Solar. Ainda assim, a equipe precisava investigar mais detalhadamente a composição da rocha, mas não havia nenhum equipamento para este propósito.

Foi quando o coautor do estudo, Wojciech Przybylowicz, usou um feixe de prótons do iThemba Labs para encontrar algum padrão químico da rocha em vez de suas anomalias. Então, a equipe separou 17 alvos na pequena amostra para serem analisadas na máquina, escolhendo os fragmentos mais isolados dos minerais terrestres.

Os pesquisadores encontraram 15 elementos diferentes com maior precisão. “Isso nos deu os 'ingredientes' químicos de que precisávamos”, apontou George Belyanin, coautor do trabalho. Com isto, eles partiram para a etapa seguinte: analisar todo o conjunto de dados destas análises.

Descartando possíveis origens

A pista mais significativa foi o baixíssimo nível de silício na rocha que, somado ao cromo e ao manganês, representava menos de 1% da concentração esperada para algo formado no interior do Sistema Solar. Outra característica intrigante foi o alto terror anômalo de ferro, enxofre, fósforo, cobre e vanádio.

Esse padrão difere de qualquer composição de objetos do Sistema Solar primitivo ou atual. Corpos do Cinturão de Asteroides e meteoros também não combinam com estas características. Então os pesquisadores foram investigar fora do nosso sistema planetário.

Eles compararam a concentração de elementos de Hypatia com o que seria esperado encontrar na poeira interestelar do braço da Via Láctea na qual se encontra a Terra. "Mais uma vez, não houve nenhuma semelhança", acrescentou Kramers.

Portanto, Hypatia não se formou na Terra, tampouco faz parte de algum tipo conhecido de cometa ou meteorito, muito menos de algo surgido a partir da poeira média no interior do Sistema Planetário ou do ambiente interestelar próximo. Os dados do feixe de prótons também descartaram o fluxo de massa de uma gigante vermelha.

Isso porque Hypatia é rica em ferro, mas pobre em silício e outros elementos mais pesados do que o ferro. Então, os pesquisadores foram investigar a formação da rocha com outro fenômeno cósmico, uma supernova do tipo II — um evento relativamente comum.

Evento violento

As supernovas tipo II também foi excluídas como uma fonte de formação de Hypatia, pois havia muito ferro em comparação com as concentrações de silício e cálcio — elementos comuns em supernovas deste tipo. Então, os pesquisadores começaram a investigar outro evento ainda mais violento.

Supernovas do tipo Ia são tão raras que acontecem uma ou duas vezes por galáxia a cada século. Este fenômeno é responsável por produzir a maior parte do ferro em todo o universo — na Terra, a maioria deste elemento surgiu de supernovas deste tipo.

Anãs brancas são conhecidas por serem estáveis por longos períodos de tempo e dificilmente explodem. No entanto, ao se alimentar do material de uma gigante vermelha vizinha, a anã branca eventualmente, torna-se mais pesada, quente e instável, então explode em uma supernova tipo Ia.

A fusão nuclear que ocorreu durante esta explosão, segundo os pesquisadores, deve criar tais padrões de concentração de elementos extremamente incomuns, os quais concordam com os modelos teóricos atualmente aceitos. Ou seja, o melhor modelo para a formação de Hypatia seria uma supernova Ia.

Se a hipótese estiver correta, isto significa que a rocha espacial contém a primeira evidência direta de uma supernova tipo Ia já encontrada. A descoberta também revelaria como uma porção anômala de poeira do espaço sideral se incorporaria ao Sistema Solar, mas sem se misturar.

A pesquisa foi apresentada na revista Icarus.

Fonte: Icarus, Via Phys.org