Quando você imagina a fonte de metais preciosos como ouro e platina, provavelmente pensa em desenterrá-los do solo ou extraí-los de uma caverna. Mas como esses metais foram parar no solo em primeiro lugar? Eles devem ter vindo de algum lugar. E de acordo com uma teoria astronômica comumente aceita, a origem de pelo menos alguns desses metais é de explosões nas profundezas do espaço.
Kilonovas são um tipo de explosão menor que uma supernova, mas ainda épica em escala. Uma kilonova ocorre quando duas estrelas de nêutrons, ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro, colidem. Uma estrela de nêutrons é semelhante a um buraco negro, pois é um núcleo extremamente denso de uma estrela morta e recebe esse nome porque quase toda a estrela é feita de nêutrons. Mas não é tão denso quanto um buraco negro.
É por isso que quando dois buracos negros colidem, eles criam uma explosão tão poderosa que criam ondulações no espaço-tempo chamadas ondas gravitacionais e podem enviar enormes explosões de luz. Quando há uma explosão entre uma estrela de nêutrons um pouco menos densa e um buraco negro, a explosão que ela cria é chamada de kilonova, que emite rajadas de raios gama e emite luz e outras formas de radiação eletromagnética.
O brilho de uma quilonova está entre 1% e 10% do brilho de uma supernova, portanto não são os eventos mais brilhantes do céu. Mas eles ainda são brilhantes o suficiente para serem vistos de grandes distâncias, e os astrônomos estão interessados em estudá-los para aprender como corpos densos se fundem e quais podem ser os efeitos de tais colisões massivas.
Como uma kilonova cria ouro
O poder de uma explosão de quilonova cria elementos pesados devido a um processo chamado captura rápida de nêutrons, um tipo de reação nuclear na qual um núcleo suga os nêutrons próximos e emite raios gama. Isso requer condições extremas, como as encontradas em uma kilonova, que forma os elementos pesados e depois os explode para fora. Isso envia os elementos acelerando para o espaço, onde podem ser incorporados junto com nuvens de poeira e gás para formar os blocos de construção de novos planetas.
Em 2019, os pesquisadores identificaram o evento específico que eles acreditam ter semeado elementos pesados como ouro, platina e urânio na Terra. Duas estrelas de nêutrons colidiram há 4,6 bilhões de anos em uma parte da Via Láctea perto de onde nosso sistema solar se formaria, a cerca de 1.000 anos-luz de distância. A própria Terra se formou cerca de 100 milhões de anos depois, incorporando os elementos pesados que foram lançados no espaço por essa colisão.
Esses elementos continuam a existir na Terra hoje, constituindo cerca de 0,3% dos elementos mais pesados encontrados no planeta.
“Isso significa que em cada um de nós encontraríamos um cílio que vale a pena desses elementos, principalmente na forma de iodo, que é essencial para a vida”, disse. disse autor principal da pesquisa, Imre Bartos, da Universidade de Columbia, em uma carta de pesquisa publicada na Natureza.
Alguns pesquisadores até acreditam que todo o ouro e platina encontrados na Terra foram criados por kilonovae, embora isso seja mais difícil de provar.
Como uma kilonova se forma
Mas como acontece uma kilonova? O que faz com que duas estrelas de nêutrons colidam entre si? A resposta a essas perguntas é revelada em pesquisas recentes sobre um sistema binário chamado CPD-29 2176. Um sistema binário é aquele em que dois corpos massivos, como estrelas, estrelas de nêutrons ou buracos negros orbitam um ao outro, e esse tipo de sistema é bastante comum em nossa galáxia.
No entanto, este sistema binário em particular, localizado a 11.400 anos-luz da Terra, é incomum porque tem as condições certas para criar uma kilonova. Acredita-se que seja um dos apenas 10 sistemas na Via Láctea a ter essas condições, tornando-o um em 10 bilhões de sistemas.
O sistema tem uma estrela de nêutrons, que se formou a partir de um tipo de supernova chamada supernova ultradespojada, que retirou grande parte da atmosfera externa da estrela quando explodiu e deixou para trás um núcleo de estrela de nêutrons. Mas como esse tipo de supernova não é tão poderoso quanto os outros, ela deixou para trás a estrela companheira, que orbita por perto e também está a caminho de se tornar uma supernova ultradespojada.
Este par poderia eventualmente colidir quando a segunda estrela se tornar uma supernova, e esse conjunto particular de condições desencadearia uma quilonova.
“Por algum tempo, os astrônomos especularam sobre as condições exatas que poderiam eventualmente levar a uma kilonova,” disse O astrônomo do NOIRLab e co-autor André-Nicolas Chené. “Esses novos resultados demonstram que, pelo menos em alguns casos, duas estrelas de nêutrons irmãs podem se fundir quando uma delas foi criada sem uma explosão clássica de supernova”.