731: TELÚRIO DETECTADO NUM DOS SEUS LOCAIS DE ORIGEM

Imagens das nebulosas planetárias NGC 7027 (esquerda) e IC 418 (direita) onde foram detectadas as características de emissão, confirmando a presença de elementos muito pesados.
Crédito: NGC 7027 – Arquivo do Hubble, ESA, NASA. Processada por: Delio Tolivia Cadrecha; IC 418 – Arquivo do Hubble (STScI/AURA), R. Sahai, A. R. Hajian

Uma equipa internacional liderada por um estudante de doutoramento do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) e da Universidade de La Laguna (ULL) identificou a emissão de telúrio no espectro infravermelho de duas nebulosas planetárias e bromo numa delas.

No final das suas vidas, as estrelas de massa média libertam as suas camadas exteriores, formando nebulosas planetárias. Através deste processo, injectam no meio interestelar os elementos químicos que foram sintetizados no seu interior durante milhares de milhões de anos. Esses elementos que são mais pesados do que o ferro não podem ser produzidos nas reacções de fusão nuclear que ocorrem dentro das estrelas porque esse processo exigiria mais energia do que elas conseguem produzir. Esses elementos são formados por um processo conhecido como captura de neutrões, que ocorre nos estágios finais da vida de uma estrela.

“À medida que ocorrem, essas capturas de neutrões dão origem a elementos cada vez mais pesados,” explica Simone Madonna, estudante de doutoramento do IAC e autor principal do artigo científico. Ele acrescenta: “Este fenómeno físico ocorre sempre durante os últimos episódios violentos relacionados com a morte das estrelas: ou em eventos relacionados com a morte de estrelas de massa muito elevada, como explosões de super-nova ou colisões entre estrelas de neutrões (uma das quais foi detectada recentemente por observatórios de ondas gravitacionais), que produzem um grande número de neutrões livres, ou na fase final da vida de estrelas de baixa massa (entre 1 e 8 vezes a massa do Sol), onde o fluxo de neutrões é muito mais baixo. No primeiro caso, o processo é denominado “processo-r” (R para rápido) e no segundo caso, “processo-s” (S para “slow”, lento).

Jorge García Rojas, investigador pós-doutorado do IAC e supervisor do doutoramento de Simone, afirma que “detectámos, pela primeira vez, uma característica de emissão espectral de telúrio na faixa infravermelha de duas nebulosas planetárias (e bromo numa delas) graças a dados obtidos com o espectrógrafo EMIR, acoplado ao GTC (Gran Telescopio Canarias) e ao instrumento IGRINS do Telescópio Harlan J. Smith, no Observatório McDonald no estado norte-americano do Texas. “Aproveitando a técnica de espectroscopia, analisamos a luz que recebemos das nebulosas, que é decomposta em cores diferentes como um arco-íris e podemos determinar quais os elementos químicos presentes no gás, já que cada elemento possui um padrão único de linhas de emissão embebidas neste arco-íris, o espectro de uma nebulosa. Graças a isto, a linha de emissão do telúrio e a linha de emissão do bromo foram localizadas pela primeira vez no espectro infravermelho das nebulosas planetárias. Estas são as mais claras detecções de iões pertencentes a esses dois elementos pesados num dos locais onde se podem formar.

“É necessária a utilização de grandes telescópios e de instrumentação específica devido à extrema fraqueza destas linhas, já que correspondem a elementos do Universo com baixíssimas abundâncias,” comenta Francisco Garzón, outro dos autores do artigo científico, professor da ULL, investigador do IAC e investigador responsável pelo instrumento EMIR.

“Para determinar a abundância destes elementos, precisámos de construir um modelo atómico teórico para calcular os parâmetros atómicos dos iões observados,” explica Manuel Bautista, físico atómico da Universidade de Western Michigan e co-autor do artigo. A importância da detecção destas linhas nas nebulosas planetárias baseia-se no facto de que são melhores indicadores da abundância do elemento do que as linhas detectadas em estrelas evoluídas e dão-nos a oportunidade de estudar o elemento no seu local de origem. O telúrio é de particular importância, uma vez que pode ser produzido tanto por processos-r como por processos-s.

“As abundâncias calculadas de telúrio nas nebulosas planetárias NGC 7027 e IC 418 indicam que este elemento é muito mais abundante do que o esperado na vizinhança solar, onde o padrão de abundância é distribuído como esperado se o processo-r fosse responsável pela origem destes elementos pesados,” observa Simone, “de modo que parte do telúrio nestas nebulosas planetárias deve ter tido origem através do processo-s”.

Nicholas Sterling, professor da Universidade de West Georgia e co-supervisor do doutoramento de Simone, explica que “a investigação destes elementos em todos os seus lugares de origem (nebulosas planetárias, fusões de estrelas de neutrões e super-novas de estrelas massivas) ajuda a melhor entender a contribuição do processo-s e do processo-r para a formação dos elementos pesados e a refinar os modelos teóricos da evolução química do Universo.”

Astronomia On-line
3 de Julho de 2018

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