Nos arredores do nosso sol, na Via Láctea, há uma estrela relativamente brilhante na qual os astrônomos identificaram a maior variedade de elementos que podem estar presentes em uma estrela fora do nosso sistema solar. O estudo, liderado pelo astrônomo Jan Roederer, da Universidade de Michigan, descobriu 65 elementos na estrela HD 222925. Quarenta e dois dos elementos descobertos são elementos pesados, que estão na parte inferior da tabela periódica. Identificar esses elementos em uma única estrela ajudará os astrônomos a entender o chamado processo de captura rápida de nêutrons, ou uma das principais maneiras pelas quais os elementos pesados são criados no universo.
"Até onde eu sei, este é um recorde para qualquer objeto fora do nosso sistema solar. O que torna esta estrela tão única é a proporção relativa muito alta de elementos listados nos dois terços inferiores da tabela periódica. Até descobrimos ouro", disse Roederer. "Esses elementos foram obtidos como resultado do processo de captura de nêutrons rápidos. É isso que estamos tentando estudar: a física para entender como, onde e quando esses elementos foram produzidos."
O processo, também chamado de "processo-r", começa com a presença de elementos leves, como o ferro. Então, rapidamente – cerca de um segundo – nêutrons são adicionados aos núcleos dos elementos leves. O resultado é a formação de elementos mais pesados, como selênio, prata, telúrio, platina, ouro e tório – o tipo encontrado em HD 222925, todos os quais os astrônomos dizem que raramente são encontrados em estrelas. "Para liberar nêutrons e adicioná-los aos núcleos dos átomos, você precisa de muitos nêutrons livres e energia muito alta", disse Roederer. "Não há muitos ambientes onde isso possa acontecer."
Um desses ambientes foi confirmado: a fusão de estrelas de nêutrons. Estrelas de nêutrons são os núcleos colapsados de estrelas supergigantes, que são os menores e mais densos objetos celestes conhecidos. A colisão de pares de estrelas de nêutrons causa ondas gravitacionais e, em 2017, os astrônomos detectaram pela primeira vez ondas gravitacionais da fusão de estrelas de nêutrons. Outra maneira pela qual o processo r pode ocorrer é através da morte explosiva de estrelas poderosas. Os elementos que Roederer e sua equipe identificaram em HD 222925 se formaram em uma supernova massiva ou na fusão de estrelas de nêutrons no início do universo.
Essa estrela pode ser usada como proxy para o que pode acontecer como resultado de um desses eventos. Qualquer modelo desenvolvido no futuro que demonstre como o processo r ou a natureza produz elementos nos dois terços inferiores da tabela periódica deve ter a mesma assinatura do HD 222925, diz Roederer.
É importante ressaltar que os astrônomos usaram o instrumento do Telescópio Espacial Hubble, que pode coletar espectros ultravioleta. Este instrumento desempenhou um papel fundamental ao permitir que os astrônomos coletassem luz na parte ultravioleta do espectro, a luz fraca que vem de uma estrela fria como HD 222925. Os astrônomos também usaram um dos Telescópios Magalhães – um consórcio com o qual a UM faz parceria – no Observatório de Las Vegas -Campanas no Chile para coletar a luz do HD 222925 na parte óptica do espectro de luz. Esses espectros codificam as "impressões digitais químicas" dos elementos dentro das estrelas, e a leitura desses espectros permite que os astrônomos determinem não apenas os elementos já presentes na estrela, mas também a quantidade de cada elemento.
Muitos dos coautores do estudo fazem parte de um grupo chamado R-Process Alliance, um grupo de astrofísicos que trabalham para resolver grandes questões relacionadas ao processo-r. Este projeto representa um dos principais objetivos do grupo: determinar quais elementos e em quais quantidades foram produzidos no processo-r com um nível de detalhamento sem precedentes.
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