As colisões de estrelas de nêutrons não criam a quantidade de elementos químicos anteriormente assumidos, uma nova análise da evolução da galáxia encontra. A pesquisa também revela que os modelos atuais não conseguem explicar a quantidade de ouro no cosmos - criando um mistério astronômico. O trabalho produziu uma nova tabela periódica que mostra as origens estelares dos elementos que ocorrem naturalmente, do carbono ao urânio.

Todo o hidrogênio do universo - incluindo cada molécula dele na Terra - foi criado no Big Bang, que também produziu muito hélio e lítio, mas não muito mais. O resto dos elementos que ocorrem naturalmente são feitos por processos nucleares que acontecem dentro das estrelas. A massa governa exatamente quais elementos são forjados, mas todos eles são liberados nas galáxias nos momentos finais de cada estrela - de forma explosiva, no caso de realmente grandes, ou como fluxos densos, semelhante ao vento solar, para aqueles na mesma classe que o sol.

"Podemos pensar nas estrelas como panelas de pressão gigantes onde novos elementos são criados, "explicou o co-autor Professor Associado Karakas do Centro de Excelência ARC da Austrália para Astrofísica do Céu em Três Dimensões (ASTRO 3-D).

"As reações que fazem esses elementos também fornecem a energia que mantém as estrelas brilhando intensamente por bilhões de anos. À medida que as estrelas envelhecem, eles produzem elementos cada vez mais pesados ​​à medida que seu interior se aquece. "

Metade de todos os elementos que são mais pesados ​​que o ferro - como tório e urânio - foram pensados ​​para serem feitos quando estrelas de nêutrons, os restos superdensos de sóis queimados, colidiram um com o outro. Longo teorizado, colisões de estrelas de nêutrons não foram confirmadas até 2017. Agora, Contudo, Uma nova análise feita por Karakas e seus colegas astrônomos Chiaki Kobayashi e Maria Lugaro revela que o papel das estrelas de nêutrons pode ter sido consideravelmente superestimado - e que outro processo estelar é responsável por fazer a maioria dos elementos pesados.

"As fusões de estrelas de nêutrons não produziram elementos pesados ​​suficientes no início da vida do universo, e eles ainda não sabem, 14 bilhões de anos depois, "disse Karakas." O universo não os tornou rápidos o suficiente para explicar sua presença em estrelas muito antigas, e, geral, simplesmente não há colisões suficientes para explicar a abundância desses elementos hoje em dia. "

Em vez de, os pesquisadores descobriram que elementos pesados ​​precisavam ser criados por um tipo totalmente diferente de fenômeno estelar - supernovas incomuns que colapsam enquanto giram em alta velocidade e geram fortes campos magnéticos. A descoberta é uma das várias que emergiram de suas pesquisas, que acaba de ser publicado no Astrophysical Journal . O estudo deles é a primeira vez que as origens estelares de todos os elementos que ocorrem naturalmente, do carbono ao urânio, foram calculadas a partir dos primeiros princípios.

A nova modelagem, os pesquisadores dizem, mudará substancialmente o modelo atualmente aceito de como o universo evoluiu. "Por exemplo, construímos este novo modelo para explicar todos os elementos de uma vez, e encontrei prata suficiente, mas não ouro suficiente, "disse o co-autor Professor Associado Kobayashi, da Universidade de Hertfordshire no Reino Unido.

"A prata é superproduzida, mas o ouro é subproduzido no modelo em comparação com as observações. Isso significa que podemos precisar identificar um novo tipo de explosão estelar ou reação nuclear." O estudo refina estudos anteriores que calculam os papéis relativos da massa estelar, idade e disposição na produção dos elementos. Por exemplo, os pesquisadores estabeleceram que estrelas menores do que cerca de oito vezes a massa do sol produzem carbono, nitrogênio e flúor, bem como metade de todos os elementos mais pesados ​​que o ferro. Estrelas enormes com cerca de oito vezes a massa do Sol que também explodem como supernovas no final de suas vidas produzem muitos dos elementos, desde o carbono até o ferro, incluindo a maior parte do oxigênio e do cálcio necessários para a vida.

"Além do hidrogênio, não existe um único elemento que pode ser formado por apenas um tipo de estrela, "explicou Kobayashi.

"Metade do carbono é produzido a partir de estrelas moribundas de baixa massa, mas a outra metade vem de supernovas. E metade do ferro vem de supernovas normais de estrelas massivas, mas a outra metade precisa de outra forma, conhecido como supernovas Tipo Ia. Estes são produzidos em sistemas binários de estrelas de baixa massa. "

Pares de estrelas massivas vinculadas pela gravidade, em contraste, pode se transformar em estrelas de nêutrons. Quando estes se chocam, o impacto produz alguns dos elementos mais pesados ​​encontrados na natureza, incluindo ouro.

Na nova modelagem, Contudo, os números simplesmente não batem.

"Mesmo as estimativas mais otimistas da frequência de colisão de estrelas de nêutrons simplesmente não podem explicar a abundância desses elementos no universo, "disse Karakas." Isso foi uma surpresa. Parece que supernovas giratórias com fortes campos magnéticos são a fonte real da maioria desses elementos. "

Co-autora Dra. Maria Lugaro, que ocupa cargos no Observatório Konkoly da Hungria e na Universidade Monash da Austrália, pensa que o mistério do ouro desaparecido pode ser resolvido em breve. "Novas descobertas são esperadas de instalações nucleares em todo o mundo, incluindo a Europa, os EUA e o Japão, atualmente visando núcleos raros associados com fusões de estrelas de nêutrons, "disse ela." As propriedades desses núcleos são desconhecidas, mas eles controlam fortemente a produção das abundâncias de elementos pesados. O problema astrofísico do ouro ausente pode de fato ser resolvido por um experimento de física nuclear. "

Os pesquisadores admitem que pesquisas futuras podem descobrir que as colisões de estrelas de nêutrons são mais frequentes do que as evidências até agora sugerem, Nesse caso, sua contribuição para os elementos que compõem tudo, desde telas de telefones celulares até o combustível para reatores nucleares, pode ser revisada para cima novamente.

Para o momento, Contudo, eles parecem entregar muito menos dinheiro para sua franja.