p O que pequenas partículas de poeira estelar de carboneto de silício, encontrados em meteoritos e mais antigos que o sistema solar, têm em comum com pares de estrelas envelhecidas sujeitas a erupções? p Uma colaboração entre dois cientistas da Arizona State University - o cosmoquímico Maitrayee Bose e o astrofísico Sumner Starrfield, tanto da Escola da Terra quanto da Exploração Espacial - descobriu a conexão e localizou o tipo de explosão estelar que produziu os grãos de poeira estelar.

p Seu estudo acaba de ser publicado no Astrophysical Journal .

p Os grãos microscópicos de carboneto de silício - mil vezes menores do que a largura média de um fio de cabelo humano - faziam parte dos materiais de construção que construíram o sol e o sistema planetário. Nasceu em explosões de nova, que são erupções cataclísmicas repetidas por certos tipos de estrelas anãs brancas, os grãos de carboneto de silício são encontrados hoje incrustados em meteoritos primitivos.

p "O carboneto de silício é um dos bits mais resistentes encontrados em meteoritos, "Bose disse." Ao contrário de outros elementos, esses grãos de poeira estelar sobreviveram inalterados desde antes do nascimento do sistema solar. "

p Nascimento violento

p Uma estrela se torna uma nova - uma "nova estrela" - quando de repente brilha em muitas magnitudes. Novae ocorre em pares de estrelas onde uma estrela é quente, remanescente compacto chamado anã branca. A outra é uma estrela gigante fria tão grande que sua extensa atmosfera externa alimenta a anã branca com gás. Quando o gás suficiente é coletado na anã branca, segue-se uma erupção termonuclear, e a estrela se torna uma nova.

p Embora poderoso, a erupção não destrói a anã branca ou sua companheira, então novas podem irromper indefinidamente, repetidamente jogando no espaço gás e grãos de poeira produzidos na explosão. A partir daí, os grãos de poeira se fundem com nuvens de gás interestelar para se tornarem os ingredientes de novos sistemas estelares.

p O sol e o sistema solar nasceram há cerca de 4,6 bilhões de anos a partir dessa nuvem interestelar, semeado com grãos de poeira de erupções estelares anteriores por muitos tipos diferentes de estrelas. Quase todos os grãos originais foram consumidos na formação do sol e dos planetas, ainda assim, uma pequena fração permaneceu. Hoje, esses pedaços de poeira estelar, ou grãos presolares, podem ser identificados em materiais primitivos do sistema solar, como meteoritos condríticos.

p "A chave que desbloqueou isso para nós foi a composição isotópica dos grãos de poeira estelar, "Bose disse. Isótopos são variedades de elementos químicos que têm nêutrons extras em seus núcleos." A análise isotópica nos permite rastrear as matérias-primas que se juntaram para formar o sistema solar. "

p Ela adicionou, "Cada grão de carboneto de silício carrega uma assinatura da composição isotópica de sua estrela-mãe. Isso fornece uma sonda da nucleossíntese dessa estrela - como ela fez os elementos."

p Bose coletou dados publicados sobre milhares de grãos, e descobri que quase todos os grãos se agrupavam naturalmente em três categorias principais, cada um atribuível a um tipo ou outro de estrela.

p Mas havia cerca de 30 grãos que não puderam ser rastreados até uma origem estelar em particular. Nas análises originais, esses grãos foram marcados como possivelmente originários de explosões de nova.

p Mas eles fizeram?

p Fazendo poeira estelar

p Como astrofísico teórico, Starrfield usa cálculos e simulações de computador para estudar vários tipos de explosões estelares. Estes incluem novas, novas recorrentes, Explosões de raios-X e supernovas.

p Trabalhando com outros astrofísicos, ele estava desenvolvendo um modelo de computador para explicar os materiais ejetados vistos no espectro de uma nova descoberta em 2015. Em seguida, assistiu a um colóquio proferido por Bose antes de ela entrar para o corpo docente.

p "Eu não teria seguido isso se não tivesse ouvido a palestra de Maitrayee e, em seguida, tido nossa discussão de acompanhamento, ", disse ele. Isso o levou a mais detalhes sobre as erupções de novas em geral e o que os grãos presolares poderiam dizer sobre essas explosões que os lançaram no espaço.

p Logo surgiu um problema. "Depois de falar com ela, "Starrfield disse, "Descobri que nossa maneira inicial de resolver o problema não estava de acordo com as observações astronômicas ou seus resultados.

p "Então eu tive que descobrir uma maneira de contornar isso."

p Ele se voltou para estudos multidimensionais de explosões clássicas de nova e montou uma maneira totalmente nova de fazer os cálculos do modelo.

p Existem duas classes principais de composição de nova, Starrfield disse. "Uma é a aula de oxigênio-neon, na qual venho trabalhando há 20 anos. A outra é a aula de carbono-oxigênio, à qual não dediquei tanta atenção." As designações de classe para novas vêm dos elementos vistos em seus espectros.

p "O tipo carbono-oxigênio produz muita poeira como parte da própria explosão, "Starrfield disse." A ideia é que a explosão de nova atinge o núcleo de carbono-oxigênio da anã branca, trazendo todos esses elementos aprimorados e enriquecidos para uma região com altas temperaturas. "

p Este, ele disse, pode causar uma explosão muito maior, adicionando, "É muito confuso. Ele lança poeira em gavinhas, lençóis, jatos, bolhas e aglomerados. "

p Os cálculos de Starrfield fizeram previsões de 35 isótopos, incluindo aqueles de carbono, azoto, silício, enxofre e alumínio, que seria criado pelas explosões de novas de carbono-oxigênio.

p Descobriu-se que obter a proporção certa de material do núcleo da anã branca e material agregado da estrela companheira era absolutamente necessário para que as simulações funcionassem. Bose e Starrfield então compararam as previsões com as composições publicadas dos grãos de carboneto de silício.

p Isso os levou a uma conclusão um tanto surpreendente. Disse Bose, "Descobrimos que apenas cinco dos cerca de 30 grãos poderiam ter vindo de novae."

p Embora possa parecer um resultado decepcionante, os cientistas ficaram realmente satisfeitos. Bose disse, "Agora temos que explicar as composições dos grãos que não vieram de explosões de nova. Isso significa que há uma fonte ou fontes estelares completamente novas a serem descobertas."

p Então, olhando para a imagem maior, ela adicionou, "Também descobrimos que as observações astronômicas, simulações de computador e medições de laboratório de alta precisão de grãos de poeira estelar são necessárias se quisermos entender como as estrelas evoluem. E este é exatamente o tipo de ciência interdisciplinar em que a escola se destaca. "