Explodindo estrelas | CiênciaDaily

Em seu artigo, o físico do HZDR Anton Wallner e o colega Prof. Brian D. Fields da Universidade de Illinois em Urbana, EUA, fornecem uma visão geral das explosões cósmicas próximas à Terra, com foco particular em eventos que ocorreram três e, respectivamente, sete milhões anos atrás.

“Felizmente, estes eventos ainda estavam suficientemente longe, por isso provavelmente não tiveram um impacto significativo no clima da Terra nem tiveram grandes efeitos na biosfera. No entanto, as coisas ficam realmente desconfortáveis ​​quando explosões cósmicas ocorrem a uma distância de 30 anos-luz ou menos, ” Wallner explica. Convertido na unidade astrofísica parsec, isso corresponde a menos de oito a dez parsecs.

Depois que estrelas massivas queimam todo o seu combustível, seus núcleos colapsam formando uma estrela de nêutrons ultradensa ou um buraco negro, enquanto, ao mesmo tempo, gás quente é ejetado para fora em alta velocidade. Uma grande parte do gás e da poeira finamente dispersos entre as estrelas é levada por uma onda de choque em expansão. Como um balão gigante com saliências e amolgadelas, este envelope também varre qualquer material já presente no espaço. Depois de muitos milhares de anos, os restos de uma supernova expandiram-se até um diâmetro de vários 10 parsecs, espalhando-se cada vez mais lentamente até que o movimento finalmente cessa.

Uma explosão próxima tem o potencial de perturbar gravemente a biosfera da Terra e causar uma extinção em massa semelhante ao impacto do asteróide há 66 milhões de anos. Os dinossauros e muitas outras espécies animais foram vítimas desse evento. “Se considerarmos o período de tempo desde a formação do sistema solar, que se estende por milhares de milhões de anos, não se pode descartar explosões cósmicas muito próximas”, enfatiza Wallner.

No entanto, as supernovas só ocorrem em estrelas muito pesadas com mais de oito a dez vezes a massa do nosso Sol. Essas estrelas são raras. Um dos candidatos mais próximos deste tamanho é a supergigante vermelha Betelgeuse na constelação de Orion, localizada a uma distância segura de cerca de 150 parsecs do nosso sistema solar.

Produção de isótopos interestelares

Muitos novos átomos são gerados durante explosões cósmicas ou pouco antes e durante a supernova – entre eles também vários átomos radioativos. Wallner está particularmente interessado no isótopo radioativo de ferro com massa atômica de 60. Cerca de metade desses isótopos, abreviadamente chamados de ferro-60, se transformaram em um isótopo estável de níquel após 2,6 milhões de anos. Portanto, todo o ferro-60 que estava presente na formação da Terra, há cerca de 4.500 milhões de anos, desapareceu há muito tempo.

“O ferro-60 é extremamente raro na Terra porque, por meios naturais, não é produzido em quantidades significativas. No entanto, é produzido em grandes quantidades pouco antes de ocorrer uma supernova. Se este isótopo agora aparecer em sedimentos do oceano no chão ou em material da superfície da Lua, provavelmente veio de uma supernova ou de outro processo semelhante no espaço que ocorreu perto da Terra há apenas alguns milhões de anos”, resume Wallner.

O mesmo se aplica ao isótopo de plutônio com massa atômica de 244. No entanto, esse plutônio-244 é mais provavelmente gerado pela colisão de estrelas de nêutrons do que por supernovas. Assim, é um indicador da nucleossíntese de elementos pesados. Após um período de 80 milhões de anos, cerca de metade do isótopo do plutónio-244 transformou-se noutros elementos. Portanto, o plutônio-244, de decomposição lenta, é, além do ferro-60, outro indicador de eventos galácticos e da produção de novos elementos nos últimos milhões de anos.

“A frequência exacta, onde e em que condições estes elementos pesados ​​são produzidos é actualmente objecto de intenso debate científico. O plutónio-244 também requer eventos explosivos e, segundo a teoria, é produzido de forma semelhante aos elementos ouro ou platina, que têm sempre ocorreu naturalmente na Terra, mas hoje consiste em átomos estáveis”, explica Wallner.

Partículas de poeira como naves de carga cósmica

Mas como é que estes isótopos chegam à Terra? Os átomos de ferro-60 ejetados pela supernova gostam de se reunir em partículas de poeira. O mesmo acontece com os isótopos de plutónio-244, que possivelmente foram criados noutros eventos e varridos pelo envelope em expansão da supernova. Após explosões cósmicas a uma distância de mais de dez, mas menos de 150 parsecs, segundo a teoria, o vento solar e o campo magnético da heliosfera impedem que átomos individuais cheguem à Terra. No entanto, os átomos de ferro-60 e plutónio-244 presos nas partículas de poeira continuam a voar em direção à Terra e à Lua, onde podem eventualmente chegar à superfície.

Mesmo com uma supernova ocorrendo dentro do chamado “raio de destruição” de menos de dez parsecs, nem mesmo um micrograma de matéria do envelope pousará em cada centímetro quadrado. Na verdade, apenas poucos átomos de ferro-60 por centímetro quadrado chegam à Terra todos os anos. Isto representa um enorme desafio para “investigadores” como o físico Anton Wallner: dentro de uma amostra de sedimento de um grama, talvez alguns milhares de átomos de ferro-60 estejam distribuídos como agulhas num palheiro entre bilhões de vezes bilhões de átomos de ferro onipresentes e estáveis ​​com o massa atômica de 56. Além disso, mesmo o método de medição mais sensível pode detectar apenas cada cinco milésimas partículas, ou seja, no máximo apenas alguns átomos de ferro-60 em uma amostra de medição típica.

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