Experiência mostra que a barreira à síntese de elementos pesados em explosões de raios X nas estrelas de neutrões é muito mais fraca

Experiência indica que a barreira à síntese de elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

Investigadores de Física da Mississippi State University realizaram, em laboratório, uma medição directa de uma reacção nuclear essencial que se acredita ocorrer durante explosões repentinas em estrelas de neutrões. Estes eventos extremos ajudam a produzir elementos mais pesados - verdadeiros “blocos de construção” dos planetas e da vida na Terra.

Como as explosões em estrelas de neutrões contribuem para os elementos do Universo

“«O Universo começou quase por completo com hidrogénio e hélio. Cada elemento mais pesado - do oxigénio que respiramos ao ferro no núcleo da Terra - formou-se mais tarde, no interior das estrelas e nas suas explosões. Ao determinar como as explosões estelares criam elementos pesados, os cientistas obtêm uma visão mais clara de como os elementos que formam planetas e sustentam a vida estão distribuídos pelo Universo»”, sublinhou o investigador principal Jaspreet Randhawa (Jaspreet Randhawa), professor auxiliar no Departamento de Física e Astronomia.

Randhawa e o seu doutorando, Muhammad Asif Zubair (Muhammad Asif Zubair), analisaram se existe na natureza uma barreira capaz de travar a produção de elementos mais pesados durante explosões de raios X à superfície das estrelas de neutrões. “«As nossas medições mostram que essa barreira é muito mais fraca do que se esperava, o que significa que o processo de formação de elementos pesados pode continuar»”, acrescentou Randhawa.

Estrelas de neutrões e as condições extremas que desencadeiam explosões de raios X

As estrelas de neutrões são remanescentes extremamente densos deixados após a explosão de estrelas muito massivas. Embora tenham dimensões comparáveis às de uma cidade, a sua massa pode ser superior à do Sol. Em certos sistemas binários, puxam matéria da estrela companheira, gerando temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões de raios X.

O papel do cobre-59 e a primeira medição directa desta reacção

Há muito que os cientistas suspeitam que, durante estas explosões, a formação de elementos mais pesados possa ficar bloqueada num isótopo de curta duração, o cobre-59, que se desintegra em menos de 2 minutos. Essa janela de tempo reduzida tornava particularmente difícil estudar a reacção em laboratório.

No novo trabalho, a equipa produziu um feixe de cobre-59, acelerou-o e direccionou-o para um alvo de hidrogénio congelado antes de o isótopo se desintegrar. O ensaio decorreu no TRIUMF, a principal infraestrutura do Canadá em Física nuclear e de partículas e uma das poucas no mundo com capacidade para gerar feixes de cobre-59 em quantidades suficientes para investigação. Este procedimento constituiu a primeira medição directa, em laboratório, desta reacção-chave.