O meteorito de Hypatia parece ser a primeira evidência física da explosão de
uma supernova rara que aconteceu antes do Sistema Solar se formar
O meteorito de Hypatia, encontrado no deserto do Egito ainda em 1996,
pode ser a primeira evidência física de uma
explosão de supernova Tipo Ia
já encontrada na Terra.
Tais supernovas são bem raras, e estão entre os eventos mais poderosos do
Universo.
A descoberta foi foi publicada no jornal Icarus e assinada por Georgy
Belyanin e Hartmut Winkler, da Universidade de Joanesburgo, na África do
Sul.
Eles revelaram uma série de assinaturas químicas muito incomuns em um
pequeno fragmento da rocha Hypatia, e essa pode ser a primeira
evidência de uma rara supernova relativamente próxima da Terra.
Segundo eles, os elementos químicos presentes no objeto só são compatíveis
com uma explosão de supernova raríssima, classificada como tipo Ia.
Eles conseguiram descartar outros "suspeitos cósmicos", através de um
meticuloso processo, ou seja: os elementos contidos nesse meteorito Hypatia
não poderiam vir de nenhum outro local além de uma supernova do tipo Ia -
uma forma ainda mais violenta da explosão de uma estrela.
Dos cerca de 30 gramas que tinha Hypatia originalmente, temos apenas 4
gramas
após grande parte ter se perdido em estudos ao redor do mundo.
Créditos: divulgação
A hipótese dos estudiosos sobre a origem de Hypatia tem como alvo uma
estrela gigante vermelha que se transformou em uma anã branca. O colapso
deve ter ocorrido dentro de uma gigantesca nuvem de poeira, também chamada
de nebulosa.
Essa anã branca acabou em um sistema binário com uma segunda estrela, que
depois foi "devorada". E mais tarde essa faminta anã branca explodiu como
uma supernova Tipo Ia dentro da nuvem de poeira, e após seu resfriamento, os
átomos de gás que sobraram da supernova Ia começaram a aderir às partículas
da nuvem de poeira.
"De certa forma, podemos dizer que pegamos a explosão da supernova Ia de
imediato, já que os átomos de gás da explosão caíram na nuvem de poeira
circundante, que eventualmente formou o corpo pai de Hypatia", diz Kramers.
A enorme "bolha" da supernova dessa mistura de poeira e átomos de gás nunca
interagiu com outras nuvens de poeira.
Milhões de anos se passaram até que Hypatia se transformou em rocha sólida
nos estágios iniciais da formação de nosso Sistema Solar, e provavelmente
ocorreu no frio e calmo Sistema Solar externo, na nuvem de Oort ou no
cinturão de Kuiper.
Em algum momento, a rocha-mãe de Hipatia começou a se mover em direção à
Terra, e o calor da reentrada na atmosfera do nosso planeta, combinado com a
pressão de impacto no deserto no sudoeste do Egito, resultou na formação de
microdiamantes e na destruição da rocha-mãe.
A Pedra Hypatia, encontrada no deserto, deve ser apenas um dos muitos
fragmentos que se espalharam pela região.
Da esquerda pra direita vemos Georgy Belyanin, Prof. Jan Kramers e o
candidato a PhD Tebogo Makhubela
no laboratório onde Hypatia foi estudada.
Créditos: divulgação
"Se esta hipótese estiver correta, então a pedra Hypatia é a primeira
evidência material de uma explosão de supernova Tipo Ia na Terra", afirmou
Kramers.
As análises de Hypatia - não é da Terra
Até agora, os dados do feixe de prótons que eles utilizaram também
descartaram quatro outros "suspeitos" de onde Hypatia poderia ter se
formado.
Hypatia não se formou na Terra, não fez parte de nenhum tipo
conhecido de cometa ou meteorito, não se formou a partir de poeira comum no
Sistema Solar interno ou de poeira interestelar comum, afirmaram.
"Isso nos deu os 'ingredientes' químicos de que precisávamos, e Jan pôde
começar o próximo processo de análise de todos os dados", diz Belyanin.
A primeira grande nova evidência da análise do feixe de prótons veio dos
níveis surpreendentemente baixos de silício nos alvos da pedra Hypatia.
O teor de silício, junto com cromo e manganês, era inferior a 1%, o que
seria esperado para algo que se formou dentro do nosso Sistema Solar
interno.
Além disso, o alto teor de ferro, enxofre, fósforo, cobre e vanádio era
perceptível e anômalo, acrescenta Kramers.
Hypatia não é do Sistema Solar (nem do meio interestelar)
"Encontramos um padrão consistente de abundância de oligoelementos que é
completamente diferente de qualquer coisa no Sistema Solar, primitivo ou
evolutivo".
"Objetos no cinturão de asteroides também não correspondem a isso. Então
voltamos nossa atenção para objetos fora do Sistema Solar", diz Kramers.
Kramers então comparou o padrão de concentração de
elementos em Hypatia com o que se esperaria ver na poeira entre as
estrelas em nosso braço solar da Via Láctea.
"Procuramos ver se o padrão que obtemos da poeira interestelar média em
nosso braço solar da Via Láctea corresponde ao que vemos em Hypatia. Mais
uma vez, não havia semelhança”, acrescenta Kramers.
Imagem de Hypatia feita com o Laser de Prótons na Universidade de
Johanesburgo.
Créditos: divulgação
Até agora, os dados do feixe de prótons também descartaram quatro suspeitos
de onde Hypatia poderia ter se formado.
Hypatia não se formou na Terra, não fez parte de nenhum tipo conhecido de
cometa ou meteorito, não se formou a partir de poeira comum no sistema
solar interno ou de poeira interestelar comum.
Não veio de uma gigante vermelha
A próxima explicação mais simples para a concentração de elementos em
Hypatia poderia ser uma estrela gigante vermelha. Estrelas gigantes
vermelhas são frequentemente encontradas no Universo.
Mas os dados do feixe de prótons também descartam o fluxo de massa da
estrela gigante: Hypatia tem muito ferro, muito pouco silício e uma
concentração muito baixa de elementos mais pesados que o ferro.
Não é supernova do tipo II
O próximo suspeito era uma supernova tipo II. As supernovas do tipo II
produzem muito ferro. Elas também são um tipo relativamente comum de
supernovas.
Mais uma vez, os dados do feixe de prótons de Hypatia descartaram
após análise química.
Era altamente improvável que uma supernova Tipo II fosse a fonte de
minerais estranhos, como fosfeto de níquel. Além disso, Hypatia tinha
muito ferro em comparação com silício e cálcio.
Era então hora de dar uma olhada na composição química prevista de uma das
explosões mais dramáticas do Universo.
Supernova tipo Ia
Um tipo mais raro de supernova também produz muito ferro. As supernovas do
tipo Ia ocorrem apenas uma ou duas vezes por século em cada galáxia.
Mas elas produzem a maior parte do ferro (Fe) do Universo. A maior parte
do aço da Terra já foi o elemento ferro criado pelas supernovas do tipo
Ia.
Hypatia - fragmento da rocha Hypatia encontrada no Egito em 1996.
Créditos: divulgação
Além disso, a ciência afirma que algumas supernovas Ia deixam para trás
traços muito característicos de "química forense". Isso se deve ao modo
como algumas supernovas Ia são organizadas.
Primeiro, uma estrela gigante vermelha colapsa em uma estrela anã branca
muito densa no final de sua vida. As estrelas anãs brancas geralmente são
incrivelmente estáveis por períodos muito longos de tempo e são muito
improváveis de explodir. No entanto, há exceções.
Uma estrela anã branca pode começar a "puxar" matéria de outra estrela em
um sistema binário.
Pode-se dizer que uma estrela anã "come" sua estrela companheira.
Eventualmente, a anã branca se torna tão pesada, quente e instável que
explode como uma supernova do tipo Ia.
A fusão nuclear durante uma explosão de supernova Ia deve criar padrões de
concentração elementar altamente incomuns, conforme previsto por modelos
teóricos científicos aceitos.
Além disso, uma estrela anã branca que explode como supernova Ia não
apenas se despedaça, mas literalmente se despedaça em átomos. A matéria da
supernova Ia entra no espaço na forma de átomos de gás.
Em uma extensa pesquisa bibliográfica de dados estelares e resultados de
modelos, a equipe não conseguiu encontrar uma única correspondência
química semelhante ou melhor para a rocha Hypatia do que um
conjunto específico de modelos de supernova Ia.
"Todos os dados e modelos teóricos da supernova Ia mostram proporções
muito mais altas de ferro em comparação com o silício e o cálcio do que os
modelos da supernova II", diz Kramers. "A este respeito, os dados do
Laboratório Hypatia Proton Beam são consistentes com os dados e
modelos de supernovas Ia."
No geral, oito dos 15 elementos analisados ficaram dentro das faixas de
proporção previstas em relação ao ferro. Estes são silício, enxofre,
cálcio, titânio, vanádio, cromo, manganês, ferro e níquel.
No entanto, nem todos os 15
elementos analisados em Hypatia correspondem às previsões. Em seis
dos 15 elementos, as proporções foram de 10 a 100 vezes maiores do que nos
modelos teóricos de supernovas do tipo 1A. Esses elementos são alumínio,
fósforo, cloro, potássio, cobre e zinco.
Como uma estrela anã branca é formada a partir de uma gigante vermelha
moribunda, Hipátia poderia ter herdado essas proporções de seis elementos
da estrela gigante vermelha. Este fenômeno foi observado em estrelas anãs
brancas em outros estudos", acrescenta Kramers.
Se esta hipótese estiver correta, então a rocha de Hipátia (ou
meteorito de Hypatia) seria a primeira evidência física na Terra de uma
explosão de supernova do Tipo Ia, um dos eventos mais energéticos do
Universo.
A rocha Hypatia será a chave para uma história cósmica que começou
durante a formação inicial do nosso Sistema Solar e foi encontrada muitos
anos depois em um deserto remoto. Quais as chances disso acontecer?! Pois
estamos vendo, e está na palma de nossas mãos...
Imagens: (capa-divulgação) / divulgação
02/02/2023
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