Mistério da Física: A Origem do Ouro Pode Estar Nessas Explosões Cósmicas Poderosas
As explosões de rayos gamma, consideradas alguns dos fenômenos mais intensos do universo, podem estar envolvidas na formação do ouro e outros elementos pesados, sugerem estudiosos liderados por Matthew Mumpower, físico do Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México. Essas explosões são breves mas muito poderosas, causadas por alguns dos eventos mais energéticos do cosmos, como a formação de buracos negros e colisões entre estrelas de nêutrons.
Em estudos anteriores, havia sugestões de que a formação de elementos tais como o ouro exigia que o núcleo atômico absorvesse grande quantidade de nêutrons (partículas sem carga elétrica presentes no núcleo dos átomos) e se expandisse. Assim, os cientistas concluíram que elementos pesados poderiam ser formados apenas onde já existia nêutrons em grande quantidade.
Normalmente, os nêutrons estão localizados no núcleo atômico ou na matéria que forma as estrelas de nêutrons. Por outro lado, eles podem ser liberados por processos como fissão ou fusão nuclear, passando a servir como "ingredientes" de elementos pesados. Como esses nêutrons "livres" levam apenas 15 minutos para desintegrar, são raras as situações em que estão disponíveis livremente na abundância necessária para formar tais elementos.
Agora, Mumpower e seus colegas sugerem que os fótons presentes nas explosões de rayos gamma podem ajudar no processo. “Se você tiver fótons energéticos, vai produzir nêutrons. Se você tiver nêutrons, você pode criar elementos pesados”, explicou ele ao Space.com.
A inspiração para este estudo específico veio de conversas com seus filhos, recordou Mumpower. “Eles adoram ver vídeos em câmera lenta no YouTube e, certa noite, durante a pandemia, vimos um clipe incrível de um trem de carga atravessando uma enorme pilha de neve. A neve não desapareceu simplesmente — ela foi soprada para o lado e envolveu o trem. O mecanismo que observamos nesse vídeo pode ser aplicado aos nêutrons, onde eles são "soprados" por fótons energéticos em explosões de rayos gamma e então se transformam em elementos pesados."
Quando estrelas massivas esgotam suas reservas de combustível para a fusão nuclear, o núcleo da estrela colapsa sobre si próprio e forma um buraco negro. O processo emite explosões de rayos gamma. As estrelas estão sempre em rotação, e se um buraco negro surgir de alguma delas, ele pode disparar um jato poderoso o suficiente para criar fótons altamente energéticos. Quando atinge a camada externa da estrela encerrando seu ciclo, o jato de partículas cria um envelope quente de material.
É ali que está o segredo: a equipe suspeita que é nesta camada que os fótons altamente energéticos podem interagir com o núcleo atômico, transformando prótons em nêutrons em questão de um nanossegundo. Os fótons podem romper os átomos do núcleo atômico, criando nêutrons livres — e que podem servir para criar elementos pesados.
O mecanismo pode explicar algumas descobertas estranhas, como a ocorrência de isótopos radioativos em sedimentos no fundo dos oceanos terrestres. Estudos anteriores sugeriram que as substâncias poderiam ter origem espacial, mas como as fusões de estrelas de nêutrons também formam tais elementos, eles dificilmente seriam responsáveis por tais compostos.
O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal.
Matéria retirada de: canaltech.com.br
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