Num laboratório, mediram diretamente pela primeira vez uma reação nuclear ligada à formação de elementos pesados em explosões de estrelas de neutrões.

Experiência revela que a barreira à formação de elementos pesados em explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

Reação nuclear em estrelas de neutrões: medições diretas com cobre-59

Físicos da Universidade do Estado do Mississippi realizaram uma medição laboratorial direta de uma reação nuclear essencial que, segundo se acredita, ocorre durante as explosões violentas nas estrelas de neutrões. Essas explosões geram elementos mais pesados, que funcionam como “blocos de construção” dos planetas e da vida na Terra.

“O Universo começou quase totalmente com hidrogénio e hélio. Cada elemento mais pesado - desde o oxigénio que respiramos até ao ferro no núcleo da Terra - formou-se mais tarde nas estrelas e nas suas explosões. Ao determinar como as explosões estelares produzem elementos pesados, os cientistas conseguem compreender com maior nitidez como os elementos que moldam planetas e sustentam a vida estão distribuídos pelo Universo”, afirmou o investigador principal Jaspreet Randhawa, professor associado de física e astronomia.

Randhawa e o seu estudante de doutoramento, Muhammad Asif Zubair, investigaram se existe, na natureza, uma barreira que dificulta a criação de elementos mais pesados durante as explosões de raios X à superfície das estrelas de neutrões. “As nossas medições mostram que essa barreira é muito mais fraca do que se esperava, o que significa que o processo de formação de elementos pesados pode continuar”, acrescentou Randhawa.

As estrelas de neutrões são os restos extremamente densos que ficam depois da explosão de estrelas massivas. Apesar de terem dimensões comparáveis às de uma cidade, a sua massa pode ultrapassar a do Sol. Em alguns sistemas binários, estas estrelas atraem matéria da estrela companheira, gerando temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões de raios X.

Há muito que os cientistas suspeitavam que o processo de formação de elementos pesados nestas explosões poderia ficar bloqueado no isótopo de curta duração cobre-59, que decai em menos de 2 minutos. Esse intervalo tão curto tornava a reação difícil de estudar em laboratório. No novo trabalho, a equipa produziu um feixe de cobre-59, acelerou-o e dirigiu-o para um alvo de hidrogénio congelado antes de o isótopo se desintegrar. A experiência decorreu no TRIUMF, o principal laboratório do Canadá em física nuclear e de partículas, um dos poucos no mundo capazes de produzir feixes de cobre-59 em quantidade suficiente para estudo. Tratou-se da primeira medição laboratorial direta desta reação nuclear essencial.