Pela primeira vez, foi medida diretamente em laboratório uma reação nuclear ligada à formação de elementos pesados em explosões de estrelas de neutrões.

Эксперимент показал, что предполагаемый барьер на пути синтеза тяжёлых элементов в рентгеновских вспышках значительно слабее, чем считалось ранее

Quando observamos os elementos à nossa volta - do ferro às moléculas que tornam possível a vida - é fácil esquecer que muitos deles nasceram em ambientes extremos. Agora, físicos da Universidade do Estado do Mississippi conseguiram medir diretamente, em laboratório, uma reação nuclear considerada crucial e que se pensa ocorrer durante explosões repentinas (em raios X) na superfície de estrelas de neutrões. Estas explosões ajudam a formar elementos mais pesados, que acabariam por servir de “tijolos” para planetas e para a vida na Terra.

«O Universo começou quase totalmente com hidrogénio e hélio. Cada elemento mais pesado - do oxigénio que respiramos ao ferro no núcleo da Terra - foi formado mais tarde nas estrelas e nas suas explosões. Ao determinar como as explosões estelares criam elementos pesados, os cientistas obtêm uma visão mais clara de como os elementos que formam planetas e sustentam a vida estão distribuídos pelo Universo», destacou o investigador principal Jaspreet Randhawa (Jaspreet Randhawa), professor associado do Departamento de Física e Astronomia.

Randhawa e o seu estudante de pós-graduação Muhammad Asif Zubair (Muhammad Asif Zubair) investigaram se existe, na natureza, uma espécie de barreira que dificulte a produção de elementos ainda mais pesados durante estas explosões de raios X em estrelas de neutrões. «As nossas medições indicam 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 remanescentes extremamente densos deixados pela 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 “puxam” material da estrela companheira, gerando temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões em raios X.

Há muito que os cientistas suspeitam que o processo de criação de elementos pesados nestas explosões possa ficar bloqueado num isótopo de vida muito curta, o cobre-59, que se desintegra em menos de 2 minutos. Esse tempo reduzido tornava difícil estudar a reação em laboratório. No novo estudo, a equipa produziu um feixe de cobre-59, acelerou-o e direcionou-o para um alvo de hidrogénio congelado antes de o isótopo decair. A experiência foi realizada no TRIUMF, a principal instalação do Canadá em física nuclear e de partículas, e uma das poucas no mundo capaz de produzir feixes de cobre-59 em quantidade suficiente para este tipo de investigação. Este foi o primeiro registo de uma medição direta, em laboratório, desta reação nuclear-chave.