281: Encontrada uma nova fonte de produção de lítio no Universo

CIÊNCIA/UNIVERSO/LÍTIO

Impressão de artista de um pulsar binário de milissegundo.
Crédito: Gabriel Pérez Díaz (IAC)

Uma equipa de investigadores do IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias), da Universidade de Manchester e da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia detectaram uma abundância de lítio anormalmente elevada na atmosfera da estrela companheira de um pulsar binário de milissegundo.

A abundância de lítio é maior em comparação com estrelas com a mesma temperatura efectiva e estrelas de alta metalicidade, pelo que o estudo fornece evidências inequívocas para a produção de lítio fresco.

O lítio é um elemento frágil e em estrelas semelhantes ao Sol é gradualmente destruído nos interiores através da queima nuclear a baixa temperatura.

Contudo, a abundância de lítio em estrelas jovens de alta metalicidade (População I) é superior ao valor produzido na Nucleossíntese do Big Bang, quando determinados elementos leves, incluindo o lítio, foram formados, o que significa que existem estrelas e mecanismos que produzem e ejectam lítio para o meio interestelar.

Os binários de raios-X são sistemas que emitem radiação intensa de raios-X e consistem num objecto compacto, geralmente um buraco negro ou estrelas de neutrões, e uma estrela companheira. O objecto compacto alimenta-se do material que retira da estrela companheira, um processo conhecido como acreção.

As condições em torno de objectos compactos são ideais para a produção de lítio através da espalação de núcleos de carbono-azoto-oxigénio (CNO) por neutrões no fluxo de acreção interior ou na superfície da estrela companheira. Embora a abundância de lítio observada nos binários de raios-X seja relativamente elevada, não é superior ao valor Cósmico ou ao das jovens estrelas da População I.

Lítio num pulsar binário de milissegundo

Agora, uma equipa liderada por investigadores do IAC encontrou uma surpreendente superabundância de lítio num pulsar binário de milissegundo, um tipo de sistema binário constituído por uma estrela companheira de baixa massa e uma estrela de neutrões ou pulsar com um período de rotação de alguns milissegundos.

Usando arquivos de espectroscopia de alta resolução obtidos com o VLT (Very Large Telescope) do ESO em Paranal (Chile) e o WHT (William Herschel Telescope) no Observatório Roque de los Muchachos em La Palma (Espanha), os investigadores realizaram uma análise da abundância química no pulsar binário de milissegundo PSR J1023+0038.

Neste sistema, a equipa encontrou uma estrela companheira rica em metais com abundâncias de elementos químicos muito diferentes das abundâncias elementares observadas em estrelas companheiras em binários de raios-X e em estrelas na vizinhança solar.

“De facto, detectámos surpreendentemente uma quantidade de lítio superior à observada em estrelas com a mesma temperatura efectiva, estrelas da População I e binários de raios-X,” explica Tariq Shahbaz, investigador do IAC e primeiro autor do estudo.

De acordo com o estudo, a emissão pulsada de raios-gama que ocorre na maioria dos pulsares binários de milissegundo envolve uma produção copiosa de partículas, algumas das quais acabam como parte do vento magnetizado que emerge do pulsar a alta velocidade.

“O impacto dos raios-gama e do fluxo de partículas relativísticas com a atmosfera da estrela companheira fragmenta os núcleos de carbono, azoto e oxigénio presentes e gera novo lítio, o que leva a uma maior abundância deste elemento químico”, diz Jonay González Hernández, investigador do IAC e co-autor do estudo.

“A espalação através de raios-gama ou protões pode levar a um enriquecimento substancial de lítio na atmosfera da estrela secundária, pelo que os pulsares binários de milissegundo podem fornecer locais para a produção de lítio fresco”, comenta Daniel Mata Sánchez, investigador do IAC e co-autor do estudo.

Astronomia On-line
16 de Setembro de 2022