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

Experiência mostra que a barreira presumida à síntese de elementos pesados nas explosões de raios X é muito mais fraca do que se pensava

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

“O Universo começou quase inteiramente com hidrogénio e hélio. Cada elemento mais pesado - do oxigénio que respiramos ao ferro no núcleo da Terra - formou-se mais tarde, nas estrelas e nas suas explosões. Ao determinar como as explosões estelares criam elementos pesados, os cientistas obtêm uma imagem mais nítida de como os elementos que formam 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 doutorando Muhammad Asif Zubair analisaram se existe, de facto, na natureza uma barreira que dificulta a formação de elementos mais pesados durante as explosões de raios X na superfície de estrelas de neutrões. “As nossas medições mostram que essa barreira é muito mais fraca do que o esperado, 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, elas atraem matéria de uma estrela companheira, gerando temperaturas e pressões extremas que desencadeiam explosões de raios X.

Durante muito tempo, os cientistas supuseram que o processo de formação de elementos pesados nestas explosões poderia parar num isótopo de vida curta, o cobre-59, que se desintegra em menos de 2 minutos. Esse intervalo tão reduzido tornava difícil estudar a reação em laboratório. No novo trabalho, a equipa produziu um feixe de cobre-59, acelerou-o e enviou-o para um alvo de hidrogénio congelado antes de o isótopo se desintegrar. A experiência foi realizada no TRIUMF, o principal laboratório do Canadá para física nuclear e de partículas, um dos poucos no mundo capazes de produzir feixes de cobre-59 em quantidades suficientes para estudo. Foi a primeira medição laboratorial direta desta reação fundamental.