Os astrônomos acreditam que os primeiros núcleos atômicos apareceram na era da nucleossíntese primordial, que começou nos primeiros segundos após o Big Bang e durou várias dezenas de minutos. Ao mesmo tempo, formou-se quase todo o hidrogênio disponível no Universo, uma parte significativa do hélio, uma certa quantidade de lítio e uma quantidade insignificante de berílio e boro. Todos esses elementos químicos são leves e estão localizados bem no início da tabela periódica.
A aparência de todos os outros núcleos atômicos está de alguma forma conectada com as estrelas. Novos núcleos são formados nas entranhas de todas as estrelas, sem exceção, bem como nas atmosferas de gigantes vermelhas, durante explosões de supernovas e colisões de estrelas de nêutrons.
Qual a contribuição de cada um desses processos para a formação de certos elementos químicos? Isso permanece uma questão controversa.
Os autores do novo estudo foram os primeiros a calcular o processo de formação de todos os núcleos estáveis do carbono ao urânio a partir dos primeiros princípios. Isso significa que eles resolveram as equações da física nuclear em toda a sua complexidade, sem recorrer a hipóteses simplificadoras.
Esses cálculos tornaram possível descobrir quanto desse ou daquele elemento é formado em uma pequena estrela típica, em uma explosão de supernova e assim por diante. Com base nisso, os cientistas calcularam o papel de vários corpos celestes e os eventos que ocorrem com eles no enorme complexo químico do Universo.
Descobriu-se, por exemplo, que pequenas estrelas que não explodem como supernovas produzem metade de todo o carbono do universo. A segunda metade cai sobre luminárias massivas que acabam com suas vidas em uma explosão de supernova.
São as supernovas, segundo os autores, que fornecem ferro ao universo. Além disso, metade cai em explosões de estrelas massivas, e a outra metade - em supernovas do tipo Ia, que são explosões termonucleares de anãs brancas.
No entanto, o resultado mais incomum diz respeito ao ouro. Em estudos anteriores, a origem do metal nobre foi atribuída a colisões de estrelas de nêutrons. Agora, os cientistas questionaram isso.
“Mesmo as estimativas mais otimistas da taxa de colisão de estrelas de nêutrons simplesmente não podem explicar a aparente abundância desse elemento no universo”, diz a co-autora Amanda Karakas, da Monash University, na Austrália. “Foi uma surpresa.”
No entanto, os astrônomos já têm sua própria versão da origem do ouro. Eles especulam que o problema está em supernovas de um tipo incomum. Explosões de estrelas muito massivas com fortes campos magnéticos podem fornecer ao espaço a quantidade observada de ouro, dizem os especialistas.
Ao mesmo tempo, os autores não negam a contribuição das colisões de estrelas de nêutrons para a síntese de outros elementos químicos.
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