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De onde vem a maioria dos elementos essenciais para a vida na Terra? A resposta: dentro dos fornos das estrelas e as explosões que marcam o fim da vida de algumas estrelas.
Os astrônomos estudaram há muito tempo as estrelas explodidas e seus restos - conhecidos como "restos de supernova" - para entender melhor exatamente como as estrelas produzem e depois divulgar muitos dos elementos observados na Terra e no cosmos em geral.
Devido ao seu estado evolutivo único, Cassiopeia A (Cas A) é um dos mais intensamente estudados desses remanescentes de supernova. Uma nova imagem do Observatório de raios-X de Chandra da NASA mostra a localização de diferentes elementos nos restos da explosão: silício (vermelho), enxofre (amarelo), cálcio (verde) e ferro (roxo). Cada um desses elementos produz raios-X dentro de intervalos de energia estreitos, permitindo a criação de mapas de sua localização. A onda de explosão da explosão é vista como o anel externo azul.
Os telescópios de raios-X, como Chandra, são importantes para estudar remanescentes de supernova e os elementos que eles produzem porque esses eventos geram temperaturas extremamente elevadas - milhões de graus - mesmo milhares de anos após a explosão. Isso significa que muitos remanescentes de supernova, incluindo Cas A, brilham mais fortemente em comprimentos de raios X que são indetectáveis com outros tipos de telescópios.
A visão afiada de raios-X de Chandra permite que os astrônomos coletem informações detalhadas sobre os elementos que os objetos como Cas A produzem. Por exemplo, eles não só são capazes de identificar muitos dos elementos que estão presentes, mas quanto de cada um deles está sendo expulso para o espaço interestelar.
Os dados de Chandra indicam que a supernova que produziu Cas A produziu quantidades prodigiosas de ingredientes cósmicos chave. Cas A dispersou cerca de 10 mil massas terrestres de enxofre, e cerca de 20 mil massas terrestres de silício. O ferro em Cas A tem a massa de cerca de 70.000 vezes o da Terra, e os astrônomos detectam um enorme milhão de massas terrestres de oxigênio sendo ejetadas para o espaço de Cas A, equivalente a cerca de três vezes a massa do sol. (Mesmo que o oxigênio seja o elemento mais abundante em Cas A, sua emissão de raios X está espalhada por uma ampla gama de energias e não pode ser isolada nesta imagem, ao contrário dos outros elementos que são mostrados).
Os astrônomos encontraram outros elementos no Cas A, além dos mostrados nesta nova imagem de Chandra. O carbono, nitrogênio, fósforo e hidrogênio também foram detectados usando vários telescópios que observam diferentes partes do espectro eletromagnético. Combinado com a detecção de oxigênio, isso significa que todos os elementos necessários para produzir DNA, a molécula que transporta informações genéticas, são encontrados em Cas A.
O oxigênio é o elemento mais abundante no corpo humano (cerca de 65% em massa), o cálcio ajuda a formar e manter ossos e os dentes saudáveis, e o ferro é uma parte vital dos glóbulos vermelhos que transportam oxigênio através do corpo. Todo o oxigênio no Sistema Solar vem de explodir estrelas maciças. Cerca de metade do cálcio e cerca de 40% do ferro também provêm dessas explosões, sendo o equilíbrio desses elementos fornecido por explosões de massa menor, estrelas anãs brancas.
Embora a data exata não esteja confirmada, muitos especialistas acham que a explosão estelar que criou Cas A ocorreu em torno do ano de 1680 no período da Terra. Os astrônomos estimam que a estrela condenada era cerca de cinco vezes a massa do Sol, pouco antes de explodir. Estima-se que a estrela tenha começado sua vida com uma massa de cerca de 16 vezes a do Sol, e perdeu cerca de dois terços desta massa em um vento vigoroso que explodiu a estrela várias centenas de mil anos antes da explosão.
Anteriormente, em sua vida, a estrela começou a fundir o hidrogênio e o hélio em seu núcleo em elementos mais pesados através do processo conhecido como "nucleossíntese". A energia produzida pela fusão de elementos mais pesados e pesados equilibrou a estrela contra a força da gravidade. Essas reações continuaram até formarem ferro no núcleo da estrela. Neste ponto, a maior nucleossíntese consumiria em vez de produzir energia, de modo que a gravidade então provocou que a estrela implodisse e formasse um núcleo estelar denso conhecido como estrela de nêutrons.
O meio exato pelo qual uma explosão maciça é produzida após a implosão é complicada e um assunto de estudo intenso, mas, eventualmente, o material infalível fora da estrela de nêutrons foi transformado por novas reações nucleares quando foi expulso para fora pela explosão da supernova.
Chandra observou repetidamente Cas A desde que o telescópio foi lançado no espaço em 1999. Os diferentes conjuntos de dados revelaram novas informações sobre a estrela de nêutrons em Cas A, os detalhes da explosão e as especificações de como os detritos são ejetados no espaço.
O Centro de Vôos Espaciais Marshall da Nasa em Huntsville, Alabama, administra o programa de Chandra para a Direcção da Missão de Ciências da NASA em Washington. O Smithsonian Astrophysical Observatory em Cambridge, Massachusetts, controla a ciência e operações de vôo de Chandra.
Crédito da imagem: NASA / CXC / SAO
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Atualizado: 12 de dezembro de 2017
Editor: Lee Mohon
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