Elemento Terra rara Detectado pela primeira vez em 12 bilhões de anos- Velha Estrelas no halo da Via Láctea

Um estudo MIT novo suporta a teoria de que telúrio, juntamente com elementos mais pesados ​​da tabela periódica, provavelmente originada a partir de um tipo muito raro de supernova durante um rápido processo de fusão nuclear.

Cerca de 13,7 bilhões de anos, o universo era feito de hidrogênio só, hélio e traços de lítio - subprodutos do Big Bang. Cerca de 300 milhões de anos depois, as primeiras estrelas surgiram, criando elementos químicos adicionais em todo o universo. Desde então, gigantes explosões estelares, ou supernovas, têm dado origem a átomos de carbono, oxigénio, ferro e do resto dos 94 elementos que ocorrem naturalmente da tabela periódica.

Hoje em dia, estrelas e corpos planetários ter vestígios de estes elementos, tendo formado a partir do gás enriquecido por estas supernovas ao longo do tempo. Nos últimos 50 anos, cientistas vêm analisando estrelas de várias idades, procurando traçar a evolução de elementos químicos no Universo e identificar os fenômenos astrofísicos que os criaram.

Uma equipe de pesquisadores de instituições incluindo o MIT tenha detectado o elemento telúrio pela primeira vez em três estrelas antigas. Os pesquisadores encontraram traços desse elemento, quebradiços semicondutores - que é muito raro na Terra - em estrelas que são quase 12 bilhões de anos.

"Queremos compreender a evolução de telúrio - e por extensão qualquer outro elemento - a partir do Big Bang até hoje", diz Anna Frebel, professor assistente de astrofísica do MIT e um co-autor no papel. "Aqui na Terra, tudo é feito de carbono e vários outros elementos, e nós queremos entender como telúrio na Terra surgiu." A equipe analisou a composição química de três estrelas brilhantes localizados alguns milhares de anos-luz de distância ", no halo da Via Láctea", diz Frebel.

Os pesquisadores analisaram dados obtidos a partir espectrógrafo o Telescópio Espacial Hubble, um instrumento que divide a luz de uma estrela em um espectro de comprimentos de onda. Se um elemento está presente em uma estrela, os átomos do elemento que absorvem a luz das estrelas em comprimentos de onda específicos, os cientistas podem observar esta absorção como mergulhos em dados do espectrógrafo de. Frebel e seus colegas detectaram quedas na região ultravioleta do espectro - no comprimento de onda que combinava com absorção natural telúrio de luz - fornecendo evidência de que o elemento terra rara, de fato, existe no espaço, e provavelmente foi criado há mais de 12 bilhões de anos atrás, no altura em que todos os três estrelas formado.

Os investigadores compararam também a abundância de telúrio com a de outros elementos pesados, tais como bário e estrôncio, encontrando que a proporção de elementos foi a mesma em todas as três estrelas. Frebel diz que os rácios correspondentes apoiar uma teoria do elemento químico-síntese: a saber, que um tipo raro de supernova pode ter criado os elementos mais pesados ​​na metade inferior da tabela periódica, incluindo telúrio.

De acordo com as previsões teóricas, elementos mais pesados ​​que o ferro pode ter se formado como parte do núcleo em colapso de uma supernova, quando colidiu com núcleos atômicos grandes quantidades de nêutrons em um processo de fusão nuclear.

Por 50 anos, os astrônomos e físicos nucleares modelou este processo rápido, chamado de processo-r, a fim de desvendar a história cósmica dos elementos. Equipa Frebel descobriu que as proporções de elementos pesados ​​observadas nos três combinada estrelas os rácios preditos por estes modelos teóricos.

Os resultados, diz ela, confirmam a teoria de que elementos mais pesados, provavelmente formado a partir de uma supernova, raro extremamente rápido.

"Você pode fazer ferro e níquel em qualquer supernova comum, em qualquer lugar do universo", diz Frebel. "Mas esses elementos pesados ​​parecem ser feitas somente em supernovas especializadas. Adicionando mais elementos para os padrões observados elementares nos ajudará a entender as condições astrofísicas e ambientais necessários para este processo para operar."

Jennifer Johnson, professor associado de astronomia na Ohio State University, diz telúrio tem sido um elemento "duro" para detectar, uma vez que absorve a luz no espectro ultravioleta, que é impossível para telescópios baseados em terra para detectar. As conclusões da equipe, diz ela, são um primeiro passo na identificação de alguns dos elementos mais elusiva do universo.

"Se você olhar para a tabela periódica, o telúrio é bem no meio desses elementos que são difíceis para nós para medir", diz Johnson. "Se precisamos entender como [o processo-r] funciona no universo, nós realmente temos que medir essa parte da tabela periódica. É muito legal que eles têm este elemento neste mar de-ness desconhecido."

Frebel continua a busca de elementos pesados ​​no espaço. Por exemplo, o selénio - que é semelhante ao telúrio - ainda tem de ser detectado no universo. Tin, Frebel diz, é também um elemento difícil de detectar, como muitos elementos ao longo da mesma linha como telúrio na tabela periódica.

A imagem abaixo é um modelo teórico de uma galáxia como a Via Láctea, mostrando trilhas de estrelas arrancadas de galáxias satélites interromperam que se fundiram com a galáxia central. As estruturas observadas nos mapas SDSS-II estrela apoiar esta previsão de um Galaxy complicado exterior. A região mostrada é cerca de um milhão de anos-luz em um lado, o sol é apenas 25.000 anos-luz do centro da galáxia e parece perto do centro da imagem.

O Galaxy diário via Jennifer Chu, MIT Notícias
Créditos da imagem: K. Johnston, J. Bullock e ZUMA Imprensa