O astrônomo Carl Sagan colocou melhor:"Somos feitos de material estelar". Os átomos que compõem as substâncias químicas de nossos corpos não se originaram na Terra; eles vieram do espaço profundo. O big bang criou hidrogênio, hélio e um pouco de lítio, mas os átomos mais pesados ​​– os essenciais para a vida – vieram de processos relacionados às estrelas.
Os cientistas agora podem investigar mais profundamente. Que tipos de processos estelares produzem quais elementos? E que tipos de estrelas estão envolvidas?

Um novo experimento chamado TIGERISS, idealizado para a Estação Espacial Internacional, visa descobrir. O TIGERISS foi escolhido como a mais recente missão dos Pioneiros em Astrofísica da NASA.

Pioneiros são missões astrofísicas de pequena escala que permitem investigações inovadoras sobre fenômenos cósmicos. Eles podem incluir experimentos projetados para voar em pequenos satélites, balões científicos, a estação espacial e cargas úteis que poderiam orbitar ou pousar na Lua.

No início deste ano, os quatro conceitos anteriores da missão Pioneers, escolhidos em janeiro de 2021, receberam luz verde para avançar com a construção e foram aprovados para voar no final desta década.

“As missões Pioneer são uma oportunidade inestimável para cientistas em início e meio de carreira conduzirem investigações astrofísicas convincentes, enquanto ganham experiência real na construção de instrumentação espacial”, disse Mark Clampin, diretor da divisão de astrofísica na sede da NASA em Washington. "Com TIGERISS, os Pioneiros expandem seu alcance para a estação espacial, que oferece uma plataforma única para explorar o universo."

Olho do TIGRE

O pesquisador principal do TIGERISS, Brian Rauch, professor associado de pesquisa de física na Universidade de Washington em St. Louis, vem trabalhando em questões de origens elementares e partículas de alta energia desde que era estudante lá. Por quase três anos na faculdade, Rauch trabalhou em um detector de partículas chamado Trans-Iron Galactic Element Recorder, ou TIGER. O experimento teve seu primeiro voo de balão em 1995; voos de balão de longa duração também lançaram uma versão do TIGER da Antártida em 2001 a 2002 e 2003 a 2004.

À medida que Rauch progrediu em sua carreira de pesquisa, ele ajudou o TIGER a evoluir para o SuperTIGER mais sofisticado. Em 8 de dezembro de 2012, o SuperTIGER foi lançado da Antártida em seu primeiro voo, cruzando a uma altitude média de 125.000 pés e estabelecendo um novo recorde para o voo científico mais longo de balão – 55 dias. O SuperTIGER também voou por 32 dias de dezembro de 2019 a janeiro de 2020. O experimento mediu a abundância de elementos na tabela periódica até o bário, número atômico 56.

Na Estação Espacial Internacional, a família de instrumentos TIGER atingirá novas alturas. Sem a interferência da atmosfera da Terra, o experimento TIGERISS fará medições de alta resolução e captará partículas pesadas que não seriam possíveis de um balão científico. Um poleiro na estação espacial também permitirá um experimento físico maior – 3,2 pés (1 metro) de lado – do que caberia em um pequeno satélite, aumentando o tamanho potencial do detector. E o experimento pode durar mais de um ano, comparado a menos de dois meses em um voo de balão. Os pesquisadores planejam medir elementos individuais tão pesados ​​quanto o chumbo, número atômico 82.

Coisas de estrelas

Todas as estrelas existem em um equilíbrio delicado – elas precisam liberar energia suficiente para neutralizar sua própria gravidade. Essa energia vem da fusão de elementos para criar outros mais pesados, incluindo carbono, nitrogênio e oxigênio, que são importantes para a vida como a conhecemos. Mas uma vez que uma estrela gigante tenta fundir átomos de ferro, a reação não gera energia suficiente para combater a gravidade, e o núcleo da estrela colapsa.

Isso desencadeia uma explosão conhecida como supernova, na qual as ondas de choque expulsam todos os elementos pesados ​​que foram feitos no núcleo da estrela. A própria explosão também cria elementos pesados ​​e os acelera até quase a velocidade da luz – partículas que os cientistas chamam de “raios cósmicos”.

Mas essa não é a única maneira pela qual átomos pesados ​​podem se formar. Quando um remanescente superdenso de uma supernova chamada estrela de nêutrons colide com outra estrela de nêutrons, sua fusão cataclísmica também cria elementos pesados.

O TIGERISS não será capaz de apontar supernovas particulares ou colisões de estrelas de nêutrons, mas "adicionaria contexto sobre como esses elementos em movimento rápido são acelerados e viajam pela galáxia", disse Rauch.

Então, quanto as fusões de supernovas e estrelas de nêutrons contribuem para a formação de elementos pesados? "Essa é a questão mais interessante que podemos esperar abordar", disse Rauch.

“As medições do TIGERISS são fundamentais para entender como nossa galáxia cria e distribui matéria”, disse John Krizmanic, vice-investigador principal do TIGERISS, baseado no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland.

O TIGERISS também contribuirá com informações sobre a abundância geral de raios cósmicos, que representam um perigo para os astronautas. + Explorar mais

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