A análise do conteúdo do meteorito tem sido crucial para o avanço do nosso conhecimento da origem e evolução do nosso sistema solar. Alguns meteoritos também contêm grãos de poeira estelar. Esses grãos são anteriores à formação de nosso sistema solar e agora estão fornecendo informações importantes sobre como os elementos do universo se formaram.

Trabalhando em colaboração com uma equipe internacional, físicos nucleares do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) fizeram uma descoberta importante relacionada à análise de "grãos pré-solares" encontrados em alguns meteoritos. Esta descoberta lançou luz sobre a natureza das explosões estelares e a origem dos elementos químicos. Ele também forneceu um novo método para pesquisa astronômica.

"Pequenos grãos presolares, cerca de um mícron de tamanho, são o resíduo de explosões estelares no passado distante, muito antes de nosso sistema solar existir, "disse Dariusz Seweryniak, físico nuclear experimental na divisão de Física de Argonne. Os destroços estelares das explosões eventualmente se transformaram em meteoritos que se chocaram contra a Terra.

As principais explosões estelares são de dois tipos. Uma chamada "nova" envolve um sistema estelar binário, onde uma estrela principal está orbitando uma estrela anã branca, uma estrela extremamente densa que pode ter o tamanho da Terra, mas tem a massa do nosso sol. A matéria da estrela principal é continuamente puxada para longe pela anã branca por causa de seu intenso campo gravitacional. Este material depositado inicia uma explosão termonuclear a cada 1, 000 a 100, 000 anos, e a anã branca ejeta o equivalente à massa de mais de trinta Terras no espaço interestelar. Em uma "supernova, "uma única estrela em colapso explode e ejeta a maior parte de sua massa.

Nova e supernova são as fontes das erupções estelares mais frequentes e violentas em nossa Galáxia, e por esse motivo, eles têm sido objeto de intensas investigações astronômicas por décadas. Muito foi aprendido com eles, por exemplo, sobre a origem dos elementos mais pesados.

“Uma nova forma de estudar esses fenômenos é analisar a composição química e isotópica dos grãos presolares em meteoritos, ", explicou Seweryniak." De particular importância para nossa pesquisa é uma reação nuclear específica que ocorre em nova e supernova - captura de prótons em um isótopo de cloro - que só podemos estudar indiretamente em laboratório. "

Ao conduzir suas pesquisas, a equipe foi pioneira em uma nova abordagem para pesquisas em astrofísica. Implica o uso do Gamma-Ray Energy Tracking In-beam Array (GRETINA) acoplado ao Fragment Mass Analyzer no Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), um DOE Office of Science User Facility para física nuclear. GRETINA é um sistema de detecção de última geração capaz de rastrear a trajetória dos raios gama emitidos por reações nucleares. É um dos dois únicos sistemas desse tipo no mundo.

Usando GRETINA, a equipe concluiu o primeiro estudo detalhado de espectroscopia de raios gama de um núcleo astronomicamente importante de um isótopo, argônio-34. A partir dos dados, eles calcularam a taxa de reação nuclear envolvendo a captura de prótons em um isótopo de cloro (cloro-33).

"Por sua vez, fomos capazes de calcular as proporções de vários isótopos de enxofre produzidos em explosões estelares, que permitirá aos astrofísicos determinar se um grão presolar particular é de origem nova ou supernova, "disse Seweryniak. A equipe também aplicou seus dados adquiridos para obter um entendimento mais profundo da síntese de elementos em explosões estelares.

A equipe está planejando continuar suas pesquisas com GRETINA como parte de um esforço mundial para alcançar uma compreensão abrangente da nucleossíntese dos elementos em explosões estelares.