Síntese de elementos de terras raras confirmada em fusões de estrelas de nêutrons

 Concepção artística de uma fusão de estrelas de nêutrons e a quilonova resultante. Crédito: Universidade de Tohoku 

Um grupo de pesquisadores identificou, pela primeira vez, elementos de terras raras produzidos por fusões de estrelas de nêutrons.

Quando duas estrelas de nêutrons espiralam para dentro e se fundem, a explosão resultante produz uma grande quantidade dos elementos pesados que compõem nosso universo. O primeiro exemplo confirmado desse processo foi um evento em 2017 chamado GW 170817. No entanto, mesmo agora, cinco anos depois, a identificação dos elementos específicos criados em fusões de estrelas de nêutrons iludiu os cientistas, exceto o estrôncio identificado nos espectros ópticos.

Um grupo de pesquisa liderado por Nanae Domoto, estudante de pós-graduação da Escola de Pós-Graduação em Ciências da Universidade de Tohoku e pesquisadora da Sociedade Japonesa para a Promoção da Ciência (JSPS), estudou sistematicamente os espectros dessa kilonova – emissões brilhantes causadas por o decaimento radioativo de núcleos recém-sintetizados que foram ejetados durante a fusão GW 170817.

Com base em comparações de simulações detalhadas de espectros de quilonovas produzidas pelo supercomputador ATERUI II no Observatório Astronômico Nacional do Japão, a equipe descobriu que os elementos de terras raras lantânio e cério podem reproduzir as características espectrais do infravermelho próximo vistas em 2017.

Até agora, a existência de elementos de terras raras foi apenas hipotetizada com base na evolução geral do brilho da kilonova, mas não confirmada a partir das características espectrais.  Esta é a primeira identificação direta de elementos raros nos espectros de fusões de estrelas de nêutrons e avança nossa compreensão da origem dos elementos no universo”, disse Dotomo.

“Este estudo usou um modelo simples de material ejetado. Olhando para o futuro, queremos levar em consideração estruturas multidimensionais para entender uma imagem maior do que acontece quando as estrelas colidem”, acrescentou Dotomo.

Esses resultados apareceram como Domoto et al, “Lanthanide Features in Near-infrared Spectra of Kilonovae” no The Astrophysical Journal em 26 de outubro de 2022.

Fonte: phys.org