Pela primeira vez, cientistas mediram diretamente a reação nuclear que forma elementos pesados durante explosões de estrelas de nêutrons em laboratório.

Experimento mostra que a barreira para sintetizar elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

Físicos da Universidade Estadual do Mississippi realizaram uma medição direta em laboratório de uma reação nuclear fundamental que, segundo a hipótese, acontece durante explosões explosivas em estrelas de nêutrons. Esses surtos ajudam a produzir elementos mais pesados, que funcionam como os “blocos de construção” dos planetas e da vida na Terra.

“O Universo começou quase inteiramente com hidrogênio e hélio. Todo elemento mais pesado - do oxigênio que respiramos ao ferro no núcleo da Terra - surgiu depois, nas estrelas e em suas explosões. Ao descobrir como as explosões estelares geram elementos pesados, os cientistas passam a entender com mais clareza como os elementos que formam planetas e sustentam a vida estão distribuídos pelo Universo”, afirmou o pesquisador principal Jaspreet Randhawa, professor adjunto de física e astronomia.

Randhawa e seu aluno de pós-graduação, Muhammad Asif Zubair, investigaram se existe, de fato, uma barreira natural que dificulta a formação de elementos mais pesados durante as explosões de raios X na superfície de estrelas de nêutrons. “Nossas medições mostram que essa barreira é muito mais fraca do que se imaginava, o que indica que o processo de formação de elementos pesados pode continuar”, acrescentou Randhawa.

As estrelas de nêutrons são restos extremamente densos deixados pela explosão de estrelas massivas. Embora tenham dimensões comparáveis às de uma cidade, sua massa pode superar a do Sol. Em alguns sistemas binários, elas puxam matéria da estrela companheira, criando temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões de raios X.

Durante muito tempo, os cientistas supuseram que a formação de elementos pesados nesses surtos poderia parar no isótopo de curta duração cobre-59, que se desintegra em menos de 2 minutos. Esse intervalo tão curto tornava o estudo da reação em laboratório muito difícil. No novo trabalho, a equipe produziu um feixe de cobre-59, acelerou esse feixe e o direcionou contra um alvo de hidrogênio congelado antes que o isótopo se desintegrasse. O experimento foi realizado no TRIUMF, principal laboratório do Canadá para física nuclear e de partículas, um dos poucos no mundo capazes de produzir feixes de cobre-59 em quantidade suficiente para análise. Foi a primeira medição direta em laboratório dessa reação-chave.