Uma violenta explosão estelar acaba de revelar uma receita oculta para a vida

O cloro e o potássio se enquadram nesta categoria. Eles são classificados como elementos Z ímpares – possuindo um número ímpar de prótons – e são cruciais tanto para a vida quanto para o desenvolvimento dos planetas. Os modelos actuais, no entanto, indicam que as estrelas deveriam produzir apenas cerca de um décimo do cloro e do potássio que os astrónomos realmente observam no Universo, levando a um enigma científico de longa data.

XRISM oferece uma nova maneira de estudar detritos de supernovas

Esta lacuna na compreensão levou investigadores da Universidade de Quioto e da Universidade Meiji a investigar se os remanescentes de supernovas poderiam conter as pistas que faltavam. Eles usaram o XRISM – abreviação de X-Ray Imaging and Spectroscopia Mission, um satélite de raios X lançado pela JAXA em 2023 – para coletar dados espectroscópicos de raios X de alta resolução do remanescente de supernova Cassiopeia A na Via Láctea.

Para conseguir isso, a equipe contou com o instrumento microcalorímetro Resolve no XRISM. O dispositivo fornece uma resolução de energia cerca de dez vezes mais nítida do que os detectores de raios X anteriores, o que permitiu aos investigadores detectar linhas de emissão fracas associadas a elementos raros. Depois de recolherem os dados da Cassiopeia A, compararam as quantidades medidas de cloro e potássio com vários modelos teóricos de como as supernovas criam elementos.

Evidências de que as supernovas produzem elementos relacionados à vida

Os resultados mostraram linhas claras de emissão de raios X de cloro e potássio em níveis muito mais elevados do que o esperado nos modelos padrão. Isto marca a primeira confirmação observacional de que uma única supernova pode gerar elementos suficientes para corresponder ao que os astrónomos veem no cosmos. Os investigadores acreditam que a forte mistura interna no interior de estrelas massivas, possivelmente impulsionada por rotação rápida, interações binárias ou eventos de fusão de camadas, pode aumentar significativamente a produção destes elementos.

“Quando vimos os dados do Resolve pela primeira vez, detectámos elementos que nunca esperava ver antes do lançamento. Fazer tal descoberta com um satélite que desenvolvemos é uma verdadeira alegria como investigador,” afirma o autor correspondente, Toshiki Sato.

Insights sobre como as estrelas moldam os blocos de construção da vida

Estas descobertas mostram que os ingredientes químicos essenciais para a vida formaram-se sob condições extremas nas profundezas das estrelas, muito distantes de qualquer coisa que se assemelhe aos ambientes onde a vida surgiu mais tarde. O trabalho também demonstra quão poderosa a espectroscopia de raios X de alta precisão se tornou na descoberta dos processos em funcionamento no interior das estrelas.

“Estou muito satisfeito por termos sido capazes, mesmo que apenas ligeiramente, de começar a compreender o que está a acontecer no interior das estrelas em explosão,” afirma o autor correspondente Hiroyuki Uchida.

Próximas etapas para compreender a evolução estelar

A equipa planeia continuar a estudar remanescentes de supernovas adicionais com o XRISM para determinar se os níveis elevados de cloro e potássio encontrados em Cassiopeia A são típicos de estrelas massivas ou exclusivos deste remanescente em particular. Isto ajudará a revelar se os processos internos de mistura identificados aqui são uma característica generalizada da evolução estelar.

“Como a Terra e a vida surgiram é uma questão eterna que todos já ponderaram pelo menos uma vez. Nosso estudo revela apenas uma pequena parte dessa vasta história, mas sinto-me verdadeiramente honrado por ter contribuído para ela”, diz o autor correspondente Kai Matsunaga.