Estima-se que há cerca de 80 milhões de anos, antes da formação do nosso sistema solar, Kilonova apenas 1.000 anos-luz de nós. Esta quilonova, que resultou da explosão de uma estrela de nêutrons, foi responsável pela criação de alguns dos elementos mais pesados encontrados na Terra e em meteoritos. Esses elementos incluem actinídeos como urânio, plutônio e férmio, bem como certos elementos dos grupos 10 e 11 da tabela periódica, como platina e ouro.
Neste artigo vamos contar o que é uma quilonova, qual é a natureza de uma estrela de nêutrons e por que elas ocorrem em metais preciosos como ouro e platina.
O que é uma quilonova
Quando duas estrelas de nêutrons ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro se combinam, o resultado é uma quilonova. Essa explosão de fusão produz elementos únicos que só podem se formar em um evento tão específico. A compreensão destes fenómenos foi possível graças aos avanços na história da tabela periódica e nucleossíntese, o que nos permite entender como os elementos são criados no universo.
O aumento do interesse pela física nuclear durante a década de 1930 e o subsequente foco na energia nuclear na década de 1950 facilitaram uma mudança da geoquímica para a astroquímica, que permitiu-nos explorar as investigações químicas através das lentes da astrofísica, em vez da geologia. Essa transição abriu caminho para o estudo dos elementos da tabela periódica em relação aos corpos celestes como estrelas e até galáxias. Consequentemente, pudemos finalmente abordar investigações científicas de longa data, como a origem de metais preciosos como o ouro e a platina, a formação de elementos encontrados no Sol e nos meteoritos, e a presença de certos elementos da tabela periódica no atmosferas de estrelas distantes além da Via Láctea.
A formação de elementos mais pesados que o ferro, excluindo hidrogênio, hélio e lítio, ocorre através de um processo chamado nucleossíntese, que Ela se desenvolve em eventos como supernovas e quilonovas, e que ocorre predominantemente na explosão de estrelas massivas conhecidas como supernovas. Normalmente, a nucleossíntese cessa no ferro devido a limitações das reações nucleares e problemas com o núcleo estelar.
No entanto, existem elementos além do ferro que são significativamente ricos em nêutrons, o que levanta a questão: de onde se originam esses elementos? A resposta está na conexão entre esses elementos e as estrelas de nêutrons. Para nos aprofundarmos neste domínio das quilonovas e descobrirmos a explicação, devemos compreender o papel crucial que elas desempenham. os intensos fluxos de nêutrons, que introduzem núcleons nos núcleos. Estas investigações, entre outras, impulsionaram o estabelecimento da Estação Espacial Internacional.
Quando uma estrela de nêutrons detona, o decaimento dos nêutrons por meio da radioatividade beta os transforma em prótons. Este processo essencial permite a formação de elementos que superam o ferro na tabela periódica.
Kilonovas e sua relação com o processo r
O processo rápido de captura de nêutrons, também conhecido como processo r, ocorre exclusivamente em supernovas. Esse processo envolve uma série de reações nucleares, conhecidas como nucleossíntese, responsáveis pela produção de mais de 50% dos núcleos atômicos mais pesados que o ferro. Após milhões de anos de síntese, esses núcleos são finalmente liberados no ambiente estelar. A partir daí contribuem para a formação de novas estrelas, que por sua vez dão origem a sistemas planetários estáveis.
Apesar do amplo conhecimento teórico disponível, Foi um grande desafio entender a prevalência de elementos específicos, como ouro e platina. Essa confusão persistiu até que se descobriu que os fluxos de nêutrons necessários poderiam ser atribuídos a colisões de estrelas de nêutrons, levando à formação de quilonovas.
Atualmente, por meio de modelos de observação cosmoquímica, podemos quantificar a abundância de elementos na Via Láctea, determinando consequentemente a presença de ouro e platina em meteoritos e outros corpos celestes. Isto permite-nos estabelecer conexões entre vários elementos e eventos astrofísicos passados. Além disso, alguns destes eventos oferecem uma explicação para a origem da Polaris, uma estrela distinta e facilmente identificável no céu noturno.
Kilonova de uma explosão
Poderia uma quilonova, causada por uma explosão que ocorreu a 1.000 anos-luz de distância do proto-Sol, ser uma possibilidade? Para aprofundar as origens do ouro e da platina no nosso sistema solar, é essencial reconhecer os astrofísicos Imre Bartos, da Universidade da Flórida, e Szabolcs Marka, da Universidade de Columbia. Suas contribuições para a área são fundamentais devido às inúmeras publicações que cercam o tema.a origem do ouro e da platina na Terra«. Essas publicações não apenas exploram as origens gerais, mas também se aprofundam nas origens específicas dos actinídeos, um grupo de elementos químicos que vão do Actínio Ac (nº 89) ao Laurêncio Lr (nº 103).
Os actinídeos, conhecidos por sua natureza altamente radioativa e pesada, incluem elementos bem conhecidos como urânio (#92), tório (#90) e plutônio (#94). Esses três elementos são muito famosos porque são os mais abundantes entre os seus homólogos em nosso planeta.
Vamos nos aprofundar na pesquisa conduzida pelos astrofísicos Bartos e Marka, que usaram tecnologia computacional avançada para examinar a prevalência de actinídeos em numerosos meteoritos em nosso sistema solar. Suas descobertas revelaram que aproximadamente 80 milhões de anos antes da formação do nosso sistema solar, A explosão de uma estrela de nêutrons ocorreu a uma distância de 1.000 anos-luz. Este evento cataclísmico desempenhou um papel importante na abundância de metais preciosos como ouro, platina, mercúrio e platina em nosso sistema planetário.
