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| Com estrutura similar a nebulosa da Borboleta (à direita), mas distante 15.000 anos-luz - cerca de sete vezes mais distante - o objeto K4-47 (à esquerda) se torna muito mais difícil de uma boa visualização. Baseado no que os cientistas aprenderam sobre o K4-47 até agora, ele pode ter uma estrutura similar de dois lobos que se estendem da anã branca no centro. |
Tudo ao seu redor - sua mesa, seu laptop, sua xícara de café - na verdade, até você - é feito de poeira estelar, o material forjado nas fornalhas ardentes de estrelas que morreram antes de nosso Sol nascer. Sondando o espaço em torno de um misterioso cadáver estelar, cientistas da Universidade do Arizona fizeram uma descoberta que poderia ajudar a resolver um mistério de longa data: de onde vem a poeira estelar?
Quando as estrelas morrem, elas semeiam o cosmos ao seu redor com os elementos que se aglutinam em novas estrelas, planetas, asteroides e cometas. Quase tudo que compõe a Terra, até mesmo a própria vida, consiste de elementos feitos por estrelas anteriores, incluindo silício, carbono, nitrogênio e oxigênio.
Mas isso não é toda a história. Os meteoritos comumente contêm vestígios de um tipo de poeira estelar que, até agora, acreditava-se que se formasse apenas em eventos excepcionalmente violentos e explosivos de morte estelar conhecida como nova ou supernova - muito raros para explicar a abundância preservada em meteoritos.
Pesquisadores da UA usaram radiotelescópios no Arizona e na Espanha para observar as nuvens de gás na jovem nebulosa planetária K4-47, um objeto enigmático a aproximadamente 15.000 anos-luz da Terra. Classificado como uma nebulosa, a K4-47 é uma remanescente estelar, que os astrônomos acreditam ter sido criado quando uma estrela não diferente de nosso sol derramou parte de seu material em uma concha de gás crescente antes de terminar sua vida como uma anã branca.
Para sua surpresa, os pesquisadores descobriram que alguns dos elementos que compõem a nebulosa - carbono, nitrogênio e oxigênio - são altamente enriquecidos com certas variantes que combinam com a abundância observada em algumas partículas de meteorito, mas que são raras no restante do nosso sistema solar: os chamados isótopos pesados de carbono (13C), nitrogênio (15N) e oxigênio (17O). Esses isótopos diferem de suas formas mais comuns, contendo um nêutron extra dentro de seu núcleo.
Acontece que a fusão de um nêutron adicional em um núcleo atômico requer temperaturas extremas acima de 111 milhões de graus Celsius, levando os cientistas a concluir que esses isótopos só poderiam ser formados em novas - explosões violentas de energia em envelhecidos sistemas estelares binários - e supernovas, em que uma estrela supermassiva explode.
"Os modelos que se valem apenas de novas e supernovas nunca poderiam explicar as quantidades de 15N e 17O que observamos em amostras de meteoritos", disse Lucy Ziurys, autora sênior do artigo, publicado na edição de 20 de dezembro da revista Nature. "O fato de encontrarmos esses isótopos em K4-47 nos diz que não precisamos de estranhas estrelas exóticas para explicar sua origem. Acontece que as estrelas comuns também são capazes de produzi-las".
A equipe sugere que, em lugar de eventos explosivos cataclísmicos forjando isótopos pesados, eles poderiam ser produzidos quando uma estrela de tamanho médio como o nosso sol se torna instável no final de sua vida e sofre um chamado flash de hélio, em que o hélio super-quente do núcleo da estrela atravessa através do envelope de hidrogênio sobreposto.
"Esse processo, durante o qual o material deve ser expelido e resfriado rapidamente, produz 13C, 15N e 17O", explicou Ziurys, professor com dupla nomeação no Observatório Steward da UA e no Departamento de Química e Bioquímica. "Um flash de hélio não rasga a estrela como uma supernova. É mais como uma erupção estelar".
Os resultados têm implicações para a identificação de poeira estelar e a compreensão de como estrelas comuns criam elementos como oxigênio, nitrogênio e carbono, disseram os autores.
A descoberta foi possível graças a uma colaboração entre disciplinas que tradicionalmente permaneceram relativamente separadas: astronomia e cosmoquímica. A equipe usou radiotelescópios no Observatório de Rádio do Arizona e no Instituto de Radioastronomia Milimétrica (IRAM) para observar os espectros rotacionais emitidos pelas moléculas na nebulosa K4-47, que revelam pistas sobre sua distribuição de massa e sua identidade.
"Quando Lucy e eu começamos a colaborar neste projeto, percebemos que poderíamos conciliar o que encontramos em meteoritos e o que observamos no espaço", disse o co-autor Tom Zega, professor associado de cosmoquímica, materiais planetários e astrobiologia no Laboratório Lunar e Planetário da UA.
Os pesquisadores aguardam ansiosamente as descobertas que estão por vir da missão de retorno de amostras de asteroides OSIRIS-REx da NASA, liderada pela UA. Apenas duas semanas atrás, a espaçonave chegou ao seu alvo, o asteroide Bennu, do qual irá coletar uma amostra de material intocado, em 2020. Um dos principais objetivos da missão é entender a evolução de Bennu e as origens do sistema solar.
"Você pode pensar nos grãos que encontramos nos meteoritos como cinzas estelares, deixados para trás por estrelas que morreram há muito tempo quando nosso sistema solar se formou", disse Zega. "Esperamos encontrar esses grãos pré-solares em Bennu - eles são parte do quebra-cabeça da história deste asteroide, e essa pesquisa ajudará a definir de onde veio o material de Bennu".
"Então poderemos rastrear de onde vieram essas cinzas", acrescentou Ziurys. "É como uma arqueologia de poeira estelar".
"O estudo do hélio explosivo queimando dentro de estrelas começará um novo capítulo na história da origem dos elementos químicos", disse Neville 'Nick' Woolf, professor emérito do Steward Observatory e quarto co-autor.
O primeiro autor do artigo é Deborah Schmidt, aluna de doutorado do Steward Observatory.
Fonte: Space Daily via Universidade do Arizona
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