Porque é que estamos aqui?
© JAXA (cloro e potássio provêm da explosão de estrelas)
É a questão mais fundamental e persistente da humanidade.
Traçar as origens dos elementos é uma tentativa direta de responder a esta questão ao seu nível mais profundo. Sabemos que muitos elementos são criados no interior de estrelas e supernovas, que depois os lançam no Universo, mas a origem de alguns elementos fundamentais tem permanecido um mistério.
O cloro e o potássio, ambos elementos que possuem um número ímpar de prótons, são essenciais à vida e à formação dos planetas. De acordo com os modelos teóricos atuais, as estrelas produzem apenas cerca de um-décimo da quantidade destes elementos observada no Universo, uma discrepância que há muito intriga os astrofísicos.
Este fato inspirou um grupo de pesquisadores da Universidade de Quioto e da Universidade de Meiji a examinar remanescentes de supernova em busca de vestígios destes elementos. Utilizando o XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission), um satélite de raios X lançado pela JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) em 2023, a equipe conseguiu realizar observações espectroscópicas de raios X de alta resolução do remanescente de supernova Cassiopeia A na Via Láctea. Os cientistas utilizaram o microcalorímetro Resolve a bordo do XRISM, que proporciona uma resolução, em altas energias, uma ordem de grandeza superior à dos detectores de raios X anteriores, o que lhes permitiu observar tênues linhas de emissão de elementos raros.
Analisaram o espetro de raios X de Cassiopeia A e compararam as abundâncias de cloro e potássio com vários modelos de nucleossíntese de supernova. foram descobertas linhas claras de emissão de raios X de ambos os elementos em abundâncias muito superiores às previstas pelos modelos padrão de supernovas. Isto forneceu a primeira evidência observacional de que uma supernova pode criar cloro e potássio suficientes.
A equipe sugere que a forte mistura no interior de estrelas massivas causada por rotação rápida, interação binária ou eventos de fusão de conchas, pode aumentar significativamente a produção destes elementos.
Estes resultados revelam que os elementos vitais para a vida foram produzidos em ambientes rigorosos e intensos no interior das estrelas, muito longe de qualquer coisa que se assemelhe às condições necessárias para o aparecimento da vida. O estudo também demonstra o poder da espectroscopia de raios X de alta precisão para investigar as origens dos elementos e os processos físicos no interior das estrelas.
A seguir, a equipe planeja observar outros remanescentes de supernova com o XRISM para determinar se a produção acrescida de cloro e potássio é comum entre as estrelas massivas ou exclusiva de Cassiopeia A. Isto ajudará a revelar se tais processos internos de mistura são uma característica universal da evolução estelar.
Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy. Fonte: Kyoto University