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Resto de estrela revela origem de moléculas radioativas


Imagem composta de CK Vulpeculae — os restos de uma colisão de estrela dupla. O impacto desta colisão lançou para o espaço moléculas radioativas, que podemos ver na estrutura alaranjada de lóbulos duplos situada no centro da imagem. Trata-se de uma imagem ALMA de monofluoreto de alumínio-27, mas uma versão isotópica rara de AlF reside na mesma região. A parte vermelha difusa da imagem ALMA mostra uma zona de poeira mais alargada na região. A parte azul corresponde a dados óticos do observatório Gemini.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Com o auxílio do ALMA e do NOEMA, os astrônomos fizeram a primeira detecção fiável de uma molécula radioativa no espaço interestelar. A componente radioativa da molécula é um isótopo do alumínio. As observações revelam que o isótopo se dispersou no espaço após a colisão de duas estrelas, a qual deu origem a um resto estelar conhecido por CK Vulpeculae. Trata-se da primeira vez que foi feita uma observação direta deste elemento numa fonte conhecida. Identificações anteriores deste isótopo tiveram origem na detecção de raios-gama, no entanto a sua origem precisa era desconhecida.

Uma equipe, liderada por Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, EUA), usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e o NOEMA (NOrthern Extended Millimeter Array) para detetar uma fonte do isótopo radioativo de alumínio-26. A fonte, conhecida por CK Vulpeculae, foi inicialmente observada em 1670 e na altura aparecia no céu como uma "estrela nova", brilhante e vermelha. Apesar de inicialmente poder ser vista a olho nu, rapidamente desvaneceu e atualmente são necessários telescópios potentes para observar os restos desta fusão: uma estrela central tênue rodeada por um halo de matéria brilhante que se afasta da estrela.

348 anos após a observação do evento inicial, os restos desta fusão estelar explosiva levaram à detecção clara e convincente de uma versão de alumínio radioativo, chamado alumínio-26. Trata-se da primeira molécula radioativa instável claramente detectada fora do Sistema Solar. Os isótopos radioativos têm um excesso de energia nuclear e decaem eventualmente para um estado estável.

"Esta primeira observação deste isótopo num objeto do tipo estelar é também importante no contexto mais alargado da evolução química galáctica, diz Kamiński. "Esta é a primeira vez que identificamos diretamente um produtor ativo do nuclídeo radioativo de alumínio-26."

Kamiński e a sua equipe detetaram uma assinatura espectral única de moléculas compostas por alumínio-26 e flúor (26AlF) nos restos que rodeiam CK Vulpeculae, situada a cerca de 2000 anos-luz de distância da Terra. À medida que rodam e se deslocam no espaço, estas moléculas emitem uma "impressão digital" específica nos comprimentos de onda milimétricos, um processo conhecido por transição rotacional. Os astrônomos consideram este procedimento a "norma de ouro" para a detecção de moléculas.

A observação deste isótopo particular fornece-nos novas pistas sobre o processo de fusão que deu origem a CK Vulpeculae e demonstra também que as camadas interiores densas e profundas de uma estrela onde os elementos pesados e os isótopos radioativos são formados, podem agitar-se e ser lançadas para o espaço por colisões estelares.

"Estamos a observar as 'entranhas' de uma estrela destruída por uma colisão há cerca de três séculos atrás," comenta Kamiński.

Os astrônomos determinaram também que as duas estrelas que se fundiram possuíam uma massa relativamente pequena, sendo uma delas uma gigante vermelha de massa entre 0,8 e 2,5 massas solares.

Uma vez que é radioativo, o alumínio-26 decai, tornando-se mais estável, e nesse processo um dos prótons do núcleo decai para um nêutron. Nesse momento, o núcleo excitado emite um fóton de elevada energia, o qual observamos sob a forma de um raio-gama.

Anteriormente, detecções de emissões de raios-gama mostraram que se encontram presentes na Via Láctea cerca de duas massas solares de alumínio-26, mas o processo que deu origem a estes átomos radioativos não era conhecido. Adicionalmente, devido à maneira como os raios-gama são detetados, a sua origem precisa era também algo relativamente desconhecido. Com estas novas medições, os astrônomos detectaram definitivamente e pela primeira vez um radioisótopo instável numa molécula fora do Sistema Solar.

No entanto, e paralelamente, a equipe concluiu que a produção de alumínio-26 por objetos semelhantes a CK Vulpeculae não será a fonte principal de alumínio-26 na nossa Galáxia. A massa de alumínio-26 existente em CK Vulpeculae é aproximadamente um-quarto da massa de Plutão e, dado que estes eventos ocorrem tão raramente, é altamente improvável que sejam os únicos produtores deste isótopo na Via Láctea, o que levará a efetuar estudos adicionais sobre estas moléculas radioativas.


Imagem artística da colisão de duas estrelas como as que deram origem a CK Vulpeculae. A imagem inserida no canto inferior direito ilustra a estrutura interna de uma gigante vermelha antes da colisão. Uma fina camada de alumínio-26 (a castanho) rodeia um núcleo de hélio. Um envelope convectivo (não está representado à escala) forma a camada mais exterior da estrela e pode trazer o material do interior da estrela mais para a superfície, nunca atuando, no entanto, tão profundamente que possa trazer alumínio-26 para a superfície. Apenas uma colisão com outra estrela poderá dispersar este alumínio-26 para o espaço.
Crédito: NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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