Encontrada uma nova fonte de produção de lítio no Universo
Impressão de artista de um pulsar binário de milissegundo. Crédito: Gabriel Pérez Díaz (IAC)
Uma equipe de investigadores
do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), da Universidade de Manchester e
da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia detetaram uma abundância de
lítio anormalmente elevada na atmosfera da estrela companheira de um pulsar
binário de milissegundo. A abundância de lítio é maior em comparação com
estrelas com a mesma temperatura efetiva e estrelas de alta metalicidade, pelo
que o estudo fornece evidências inequívocas para a produção de lítio fresco.
O lítio é um elemento frágil e
em estrelas semelhantes ao Sol é gradualmente destruído nos interiores através
da queima nuclear a baixa temperatura. Contudo, a abundância de lítio em
estrelas jovens de alta metalicidade (População I) é superior ao valor
produzido na Nucleossíntese do Big Bang, quando determinados elementos leves,
incluindo o lítio, foram formados, o que significa que existem estrelas e
mecanismos que produzem e ejetam lítio para o meio interestelar.
Os binários de raios-X são
sistemas que emitem radiação intensa de raios-X e consistem num objeto
compacto, geralmente um buraco negro ou estrelas de neutrões, e uma estrela
companheira. O objeto compacto alimenta-se do material que retira da estrela
companheira, um processo conhecido como acreção. As condições em torno de
objetos compactos são ideais para a produção de lítio através da espalação de
núcleos de carbono-azoto-oxigénio (CNO) por neutrões no fluxo de acreção
interior ou na superfície da estrela companheira. Embora a abundância de lítio
observada nos binários de raios-X seja relativamente elevada, não é superior ao
valor Cósmico ou ao das jovens estrelas da População I.
Lítio num pulsar binário de
milissegundo
Agora, uma equipe liderada por
investigadores do IAC encontrou uma surpreendente superabundância de lítio num
pulsar binário de milissegundo, um tipo de sistema binário constituído por uma
estrela companheira de baixa massa e uma estrela de neutrões ou pulsar com um
período de rotação de alguns milissegundos.
Usando arquivos de
espectroscopia de alta resolução obtidos com o VLT (Very Large Telescope) do
ESO em Paranal (Chile) e o WHT (William Herschel Telescope) no Observatório
Roque de los Muchachos em La Palma (Espanha), os investigadores realizaram uma
análise da abundância química no pulsar binário de milissegundo PSR J1023+0038.
Neste sistema, a equipe encontrou uma estrela companheira rica em metais com abundâncias de elementos químicos muito diferentes das abundâncias elementares observadas em estrelas companheiras em binários de raios-X e em estrelas na vizinhança solar. "De fato, detetámos surpreendentemente uma quantidade de lítio superior à observada em estrelas com a mesma temperatura efetiva, estrelas da População I e binários de raios-X," explica Tariq Shahbaz, investigador do IAC e primeiro autor do estudo.
De acordo com o estudo, a
emissão pulsada de raios-gama que ocorre na maioria dos pulsares binários de
milissegundo envolve uma produção copiosa de partículas, algumas das quais
acabam como parte do vento magnetizado que emerge do pulsar a alta velocidade.
"O impacto dos raios-gama e do fluxo de partículas relativísticas com a
atmosfera da estrela companheira fragmenta os núcleos de carbono, azoto e
oxigénio presentes e gera novo lítio, o que leva a uma maior abundância deste
elemento químico", diz Jonay González Hernández, investigador do IAC e
coautor do estudo.
"A espalação através de
raios-gama ou protões pode levar a um enriquecimento substancial de lítio na
atmosfera da estrela secundária, pelo que os pulsares binários de milissegundo
podem fornecer locais para a produção de lítio fresco", comenta Daniel
Mata Sánchez, investigador do IAC e coautor do estudo.
Fonte: Astronomia OnLine
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