Experimento revela que a barreira à síntese de elementos pesados em explosões de raios X em estrelas de nêutrons é mais fraca: copper-59, TRIUMF, Mississippi State University

O que está em jogo nas explosões de raios X

Experimento mostrou que o suposto “barreira” para a síntese de elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

Físicos da Mississippi State University realizaram, em laboratório, uma medição direta de uma reação nuclear decisiva que se acredita ocorrer durante explosões intensas na superfície de estrelas de nêutrons. Esses episódios de explosões de raios X estão ligados à formação de elementos mais pesados - os “blocos de construção” de planetas e, em última instância, da vida na Terra.

Estrelas de nêutrons e as condições extremas das explosões

Estrelas de nêutrons são remanescentes extremamente densos deixados após a explosão de estrelas massivas. Embora tenham dimensões comparáveis às de uma cidade, sua massa pode ser maior do que a do Sol. Em alguns sistemas binários, elas arrancam matéria de uma estrela companheira; esse material acumulado cria temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões de raios X.

Por que entender a formação de elementos pesados importa

“ O Universo começou quase totalmente com hidrogênio e hélio. Cada elemento mais pesado - do oxigênio que respiramos ao ferro no núcleo da Terra - foi formado depois, nas estrelas e em 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 ”, destacou o pesquisador líder Jaspreet Randhawa (Jaspreet Randhawa), professor associado do Departamento de Física e Astronomia.

O “barreira” do copper-59 e a medição no TRIUMF

Randhawa e seu pós-graduando Muhammad Asif Zubair (Muhammad Asif Zubair) investigaram se existe, de fato, um “barreira” natural que dificulta o avanço da formação de elementos mais pesados durante explosões de raios X na superfície de estrelas de nêutrons. “Nossas medições mostram que esse barreira é muito mais fraca do que o esperado, o que significa que o processo de formação de elementos pesados pode continuar”, acrescentou Randhawa.

Há muito tempo, cientistas suspeitavam que o caminho para a produção de elementos pesados nessas explosões poderia travar no isótopo de curta duração copper-59, que decai em menos de 2 minutos. Esse intervalo tão curto tornava difícil estudar a reação em laboratório. No novo trabalho, a equipe produziu um feixe de copper-59, acelerou esse feixe e o direcionou a um alvo de hidrogênio congelado antes que o isótopo decaísse.

O experimento foi realizado no TRIUMF, principal laboratório do Canadá em física nuclear e de partículas e um dos poucos no mundo capazes de gerar feixes de copper-59 em quantidade suficiente para pesquisa. Segundo os autores, esta foi a primeira medição direta em laboratório dessa reação-chave.