Principais Fontes de Elementos Pesados do Universo

A galáxia anã do escultor, retratada aqui, é uma das menores galáxias incluídas no novo estudo do Caltech. Os cientistas descobriram que a maioria dos elementos pesados ​​nessas pequenas galáxias é criada por fusões de estrelas de nêutrons. Isso informa a origem dos elementos pesados ​​em todo o Universo.

Os cientistas do Caltech descobriram, pela primeira vez, que a fusão de pares de estrelas de nêutrons - os núcleos queimados de estrelas que explodiram - cria a maioria dos elementos pesados ​​em pequenas galáxias anãs. Elementos pesados, como prata e ouro, são fundamentais para a formação de um planeta e até para a própria vida. Ao estudar essas galáxias anãs, os pesquisadores esperam aprender mais sobre as principais fontes de elementos pesados ​​em todo o Universo.
A origem da maioria dos elementos mais pesados ​​da tabela periódica, incluindo 95% de todo o ouro na Terra, tem sido debatida há décadas. Sabe-se agora que os elementos mais pesados ​​são criados quando os núcleos dos átomos das estrelas capturam partículas chamadas de nêutrons. Neste estudo, para a maioria das estrelas antigas, incluindo aquelas que residem nas galáxias anãs, o processo acontece rapidamente e é, portanto, chamado de "processo-r", onde o "r" significa rápido.
Existem duas fontes favoritas onde o processo-r é teorizado para ocorrer. A primeira fonte potencial é um tipo raro de explosão estelar, ou supernova, que produz grandes campos magnéticos - uma supernova magnetorotacional. A segunda fonte é a fusão ou colisão de duas estrelas de nêutrons.
Em agosto de 2017, o Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferometria de Laser (LIGO, na sigla em inglês) e outros telescópios terrestres detectaram uma dessas colisões de estrelas de nêutrons no ato de criar os elementos mais pesados. Mas testemunhar apenas um evento em uma galáxia, não diz aos astrônomos onde a maioria desses materiais é criada.
Para estudar a produção de elementos pesados ​​em galáxias como um todo, os pesquisadores do Caltech estudaram várias galáxias anãs próximas usando o Observatório W.M. Keck em Maunakea, no Havaí.
Enquanto nossa Via Láctea é considerada de tamanho médio em relação às galáxias, essas galáxias anãs, que orbitam ao redor da Via Láctea, é muito menor ainda, com 100.000 vezes menos massa do que a Via Láctea. Os cientistas podem observar quando os elementos mais pesados ​​dessas galáxias foram criados. As supernovas magnetorotacionais tendem a ocorrer muito cedo no Universo, enquanto as fusões de estrelas de nêutrons acontecem mais tarde.
Os resultados do estudo fornecem novas evidências de que as fontes dominantes do processo-r em galáxias anãs ocorrem em uma escala de tempo relativamente longa - isto é, elas foram criadas mais tarde na história do nosso universo. É esse atraso na produção de elementos pesados ​​que identifica as fusões de estrelas de nêutrons como a principal fonte do material.
O professor assistente de astronomia da Caltech e co-autor deste estudo, Evan Kirby, explica: "Este estudo é baseado no conceito de arqueologia galáctica, e usa os elementos presentes nas estrelas hoje para 'desenterrar' evidências da história da produção de elementos nas galáxias. Especificamente, ao medir a proporção de elementos em estrelas com idades diferentes, podemos dizer quando esses elementos foram criados na galáxia".
Os astrônomos frequentemente estudam as galáxias anãs como uma maneira de aprender sobre as galáxias em geral. Como essas galáxias são pequenas, elas têm histórias menos complicadas que são mais fáceis de estudar que suas contrapartes maiores.
"Ao contrário da Via Láctea, que capturou estrelas de outras galáxias ao longo de sua história, essas galáxias anãs eram isoladas quando suas estrelas nasceram, permitindo que a arqueologia galáctica acompanhe claramente o acúmulo de elementos do processo-r ao longo do tempo", disse a estudante de pós-graduação da Caltech e principal autora da nova pesquisa, Gina Duggan.

Fonte: Space Daily via Caltech