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Essa supernova deixou evidências “forenses” em meteoros que se formaram no nascimento do nosso Sistema Solar

NASA/JPL-Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Uma equipe de pesquisa liderada pela Escola de Física e Astronomia Professor Yong-Zhong da Universidade de Minnesota usou novos modelos e evidências de meteoritos para mostrar que uma supernova de baixa massa desencadeou a formação do nosso Sistema Solar.

As descobertas foram publicadas no mais recente exemplar da Nature Communications, uma revista científica de renome.

Cerca de 4,6 bilhões de anos atrás, uma nuvem de gás e poeira que eventualmente formou nosso Sistema Solar foi perturbada. O colapso gravitacional resultante formou o protossol com um disco ao seu redor, onde os planetas nasceram. Uma supernova — uma estrela que explode ao fim de seu ciclo de vida — teria energia suficiente para comprimir tal nuvem de gás. Ainda assim, não houve evidências conclusivas para apoiar essa teoria. Além disso, a natureza da supernova desencadeadora continuou indefinida.

Qian e seus colaboradores decidiram focar nos núcleos de curta duração presentes no sistema solar primitivo. Devido a seus curtos ciclos de vida, esses núcleos só podem ter vindo de uma supernova desencadeadora. Sua abundância no início do Sistema Solar foi inferida a partir da decadência de seus produtos em meteoritos.  Como detritos da formação do Sistema Solar, meteoritos podem ser comparáveis aos tijolos que sobram em uma construção. Eles nos dizem do que o Sistema Solar é feito e, em particular, que núcleos de vida curta a supernova forneceu.

“Essa é a evidência ‘forense’ que precisamos para nos ajudar a entender como o Sistema Solar foi formado”, afirma Qian. “E ela aponta para uma supernova de baixa massa como a desencadeadora.”

Qian é especialista na formação de núcleos em supernovas. Sua pesquisa anterior focou nos vários mecanismos pelos quais isso ocorre em supernovas de diferentes massas. Sua equipe inclui o autor principal do estudo, Projjwal Banerjee, ex-aluno de Ph.D., pesquisador associado de pós-doutorado e colaborador de longa data de Alexander Heger, da Universidade de Monash, na Austrália, e de Wick Haxton, da Universidade da Califórnia em Berkeley. Qian e Banerjee perceberam que esforços anteriores de estudar a formação do Sistema Solar focaram uma supernova de alta massa, que teria deixado para trás um conjunto de impressões digitais nucleares que não estão presentes nos registros meteóricos.

Qian e seus colaboradores decidiram testar se uma supernova de baixa massa, cerca de 12 vezes mais pesada do que o nosso Sol, poderia explicar o registro meteórico. Eles começaram a pesquisa examinando o Berílio-10, um núcleo de vida curta que possui 4 prótons (por isso o quarto elemento na tabela periódica) e 6 nêutrons, pesando 10 unidades de massa. Esse núcleo é abundantemente distribuído em meteoritos.  

De fato, a ubiquidade do Berílio-10 era um mistério em si mesmo. Muitos pesquisadores teorizaram que a neutralização — um processo no qual partículas altamente energizadas removem prótons ou nêutrons do núcleo para formar novos núcleos — por raios cósmicos era responsável pelo Berílio-10 encontrado em meteoritos. Qian afirmou que essa hipótese envolvia muitas incertezas e presume que o Berílio-10 não pode ser produzido em supernovas.

Ao usar novos modelos de supernovas, Qian e seus colaboradores mostraram que o Berílio-10 pode ser produzido através da neutralização de neutrinos tanto em supernovas de alta quanto de baixa massa. No entanto, somente uma supernova de baixa massa desencadeando a formação do sistema solar é consistente com o registro meteórico geral.

“As descobertas desse estudo abriram uma nova porta para o nosso estudo” Qian afirmou. “Além de explicar a abundância de Berílio-10, esse modelo de supernova de baixa massa também explicaria os núcleos de vida curta de Cálcio-41, Paládio-107, e outros encontrados em meteoritos. O que ele não pode explicar deve, então, ser atribuído a outras fontes que requerem estudo detalhado.”

Qian disse que o grupo gostaria de examinar os mistérios restantes em torno dos núcleos de vida curta encontrados nos meteoritos. O primeiro passo, no entanto, é corroborar melhor a sua teoria através de um olhar mais atento para o Lítio-7 e o Bóhrio-11 que são produzidos junto com o Berílio-10 a partir da neutralização de neutrinos em supernovas. Qian disse que eles talvez examinem isso em um estudo futuro e insistiu para que pesquisadores que estudam meteoritos observem as correlações entre esses três núcleos com medidas precisas.

A pesquisa foi financiada pelo Departamento de Energia — Escritório de Física Nuclear. Qian, Banerjee, e Heger também são membros do Instituto Conjunto de Astrofísica Nuclear — Centro de Evolução dos Elementos, uma Fundação Científica Nacional — Centro de Divisão Física, em tradução livre.

Para ler o estudo completo em inglês, visite o site da Nature Communications.

 

Faculdade de Ciência e Engenharia da Universidade de Minnesota

 

 

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