- Explosões poderosas de magnetars – Estrelas compactas e mortas com campos magnéticos intensos – podem criar elementos pesados, como ouro e platina.
- Um único flare de magnetar SGR 1806–20 Pensa -se que em 2004 produziu uma enorme massa de elementos pesados, possivelmente igual a um terço da massa da Terra.
- Esta descoberta adiciona explosões de magnetar Como terceira fonte importante de elementos pesados no universo, ao lado de fusões de estrelas de nêutrons e supernovas.
Magnetars: um novo mecanismo para criar elementos pesados
Depois buracos negrosAssim, Estrelas de nêutrons são os objetos mais densos do universo. Uma estrela de nêutrons se forma quando o núcleo de uma estrela enorme cai durante um Supernova explosão. Forças gravitacionais intensas comprimem o núcleo, reduzindo a maioria de seus elementos para partículas subatômicas chamadas nêutrons. E Magnetars são estrelas de nêutrons com campos magnéticos intensos. Em 29 de abril de 2025, astrônomos disse Um explosão poderoso desencadeado por um magnetar, chamado SGR 1806–20, criou grandes quantidades de elementos pesados, incluindo ouro, estrôncio, urânio e platina. Eles acham que os explosões de magnetar podem produzir até 10% dos elementos pesados em nossa galáxia.
Anirudh Patel da Universidade de Columbia é o principal autor do estudo. Ele disse:
É incrível pensar que alguns dos elementos pesados ao nosso redor, como os metais preciosos em nossos telefones e computadores, são produzidos nesses ambientes extremos loucos.
Apenas algumas décadas atrás, os cientistas achavam todos os elementos mais pesados do que o ferro se formou durante explosões de supernova. Mas os modelos matemáticos indicaram que essa não era uma imagem completa, no entanto. Supernovas fazem elementos pesados. Mas as supernovas por si só não poderiam ter criado a abundância de elementos pesados que vemos no universo hoje.
Então os astrônomos começaram a procurar outras fontes de elementos pesados. Eles aprenderam que a fusão de estrelas de nêutrons também cria esses elementos.
E agora, com este novo estudo, parece que os magnetares também os criam. As explosões de magnetar são uma fonte adicional importante de elementos pesados.
Os pesquisadores publicado deles revisado por pares descobertas em As cartas do diário astrofísicas em 29 de abril de 2025.
Uma observação tentadora de um brilho magnetar, criando elementos pesados
Em 27 de dezembro de 2004, a orbita da terra Observatório Swiftque inclui um telescópio de raios gama, detectado Uma poderosa explosão de radiação. Ele veio do SGR 1806–20, um magnetar com um campo magnético trilhões de vezes mais forte que o campo magnético da Terra.
No espaço, os eventos cósmicos violentos emitem Raios gamaou energia eletromagnética em comprimentos de onda curtos. Nesse caso, o flare do magnetar durou apenas alguns segundos, mas explodiu mais energia do que nosso sol lançaria em um milhão de anos. Além disso, cerca de 10 minutos depois, o observatório detectou um segundo sinal mais fraco dessa estrela. Posteriormente, por 20 anos, esse sinal mais fraco permaneceu um mistério.
Os astrônomos agora dizem que o sinal mais fraco era da criação de elementos pesados. Seus cálculos indicam que o flare poderoso formou uma grande quantidade de elementos pesados, até um terço da massa da Terra.
O co-autor do estudo, Brian Metzger da Universidade de Columbia, comentou:
Esta é realmente apenas a segunda vez que vimos diretamente a prova de onde esses elementos se formam. É um salto substancial em nossa compreensão da produção de elementos pesados.
A primeira vez que os astrônomos testemunharam a formação de elementos pesados foi em 2017. Foi durante o fusão de duas estrelas de nêutrons que orbitam, 130 milhões de anos-luz longe em outra galáxia. Ondas gravitacionais da fusão causaram ondulações no tecido do espaço-tempo que o LIGO e Virgem Interferômetros de ondas gravitacionais pegou. Posteriormente, os telescópios baseados no solo e no espaço fizeram observações de acompanhamento da fusão, procurando a presença de elementos pesados. O Observatório do Sul da Europa foi o primeiro a relatório A detecção direta de estrôncio.
Formação de elementos mais leves no coração das estrelas
Nosso universo surgiu em um evento chamado Big Bang13,8 bilhões de anos atrás. Hidrogênio e hélio, bem como pequenas quantidades de lítio, permearam o universo jovem. Então, os gases começaram a se aglomerar, eventualmente entrando em colapso gravitacional para formar estrelas. E o material inicial do universo – estrelas e gases – se uniu gravitacionalmente nas primeiras galáxias.
Dentro dos núcleos dessas primeiras estrelas, que os astrônomos acham que eram estrelas maciças, a fusão nuclear converteu hidrogênio em hélio, liberando energia que os fez brilhar. À medida que as estrelas evoluíram, as reações de fusão subsequentes criaram elementos mais pesados, como carbono, silício e oxigênio, até o ferro.
Muitas dessas estrelas massivas, que tiveram uma vida útil curta da ordem de alguns milhões de anos, explodiram como supernovas. As explosões espalharam elementos mais pesados no meio interestelar, varridos em gases que formaram as próximas gerações de estrelas.
Formação de elementos pesados via captura de nêutrons
Nos núcleos estelares, o elemento mais pesado que pode se formar por fusão nuclear é o ferro. Para elementos mesmo mais pesados, como estrôncio, platina e ouro, é necessário outro mecanismo.
Esse processo é chamado Captura de nêutronsquando um núcleo atômico e nêutrons colidem para formar um núcleo mais pesado. Esses núcleos mais pesados podem inicialmente ser instáveis, mas eventualmente se estabelecem em um estado estável para se tornar um dos vários elementos pesados que reconhecemos hoje.
A captura de nêutrons acontece em dois passos diferentes. Captura lenta de nêutrons, que os astrônomos chamam S-Processé a criação de elementos pesados para liderar, ao longo da escala de tempo de 10.000 anos. É um processo que acontece em estrelas maciças no final de sua vida evolutiva.
Captura rápida de nêutrons, ou R-Processrequer condições energéticas extremas ricas em nêutrons. Aqui, núcleos pesados se formam rapidamente, mais de um a dois segundos.
O processo R pode acontecer quando o núcleo de uma estrela maciça implodir à medida que se torna uma supernova. Isso também acontece quando duas estrelas de nêutrons colidem. Nos dois eventos, grandes quantidades de nêutrons são liberadas. Os nêutrons colidem com núcleos atômicos de “semente” para criar núcleos muito mais pesados. Muitos desses núcleos pesados são instáveis e eventualmente se estabelecem para se tornar os elementos mais pesados que conhecemos hoje.
A história de como os elementos formados no universo são absolutamente fascinantes. Se você gostaria de saber mais, verifique estes excelentes palestras pelo astrônomo Anna Frebel.
Uma terceira maneira de fazer elementos pesados, via flares em magnetars
Este novo estudo fornece evidências de que existe uma terceira maneira de criar elementos pesados, através do processo R, em poderosas explosões de magnetar. O infográfico abaixo ilustra o processo.
Manter um olhar para mais explosões em magnetars
Os cientistas pensam em 1% a 10% dos elementos criados através do processo R, ou captura rápida de nêutrons, originam-se em explosões de magnetar. O restante desses elementos pesados vem de fusões de estrelas de nêutrons. Mas quanto cada processo contribui é difícil de saber com certeza. Até agora, os astrônomos apenas observaram uma fusão de estrela de nêutrons e um flare de magnetar, ambos com evidências de produção de elementos pesados.
Patel disse:
O interessante sobre esses explosões gigantes é que eles podem ocorrer muito cedo na história galáctica. As explosões gigantes de magnetar podem ser a solução para um problema que tivemos onde há mais elementos pesados vistos em galáxias jovens do que poderia ser criado apenas a partir de colisões de nêutrons.
Os pesquisadores precisam de mais dados para restringir a porcentagem de elementos criados via rápida captura de nêutrons em explosões de magnetars. NASA lançará o Espectrômetro e imageador Compton Missão em 2027. Este telescópio de raios gama, esperançosamente, detectará mais explosões de magnetar.
Metzger disse:
Depois que uma explosão de raios gama é detectada, você deve apontar um telescópio ultravioleta na fonte dentro de 10 a 15 minutos para ver o pico do sinal e confirmar os elementos de processo R são feitos lá. Será uma perseguição divertida.
Conclusão: Pela primeira vez, os astrônomos observaram a formação de elementos pesados, como ouro e platina, em um brilho de uma estrela de nêutrons altamente magnetizada, chamada magnetar.
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