Cientistas sugerem que a formação do nosso Sistema Solar foi causada por uma supernova de baixa massa

Há cerca de 4,6 bilhões de anos, a nuvem de gás e poeira, que eventualmente formou o nosso Sistema Solar, foi perturbada. O colapso gravitacional resultante formou o uma protoestrela com um disco circundante onde os planetas nasceram. Essa nuvem pode ser parecida com alguma região no muito maior complexo de gás e poeira a cerca de 4.500 anos-luz de distância na direção da constelação de Cisne, observado pelo Telescópio Espacial Spitzer. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica

Um time de pesquisa liderado pelo professor Yong-Zhong Qian da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Minnesota (EUA) usou novos modelos e evidências a partir de meteoritos para demonstrar que uma supernova de baixa massa foi responsável pelo desencadeamento da formação do nosso Sistema Solar. Há cerca de 4,6 bilhões de anos, uma nuvem de gás e poeira, que eventualmente formou o nosso Sistema Solar, foi perturbada. O colapso gravitacional resultante formou o ‘proto-Sol’ com um disco envolvente onde os planetas eventualmente surgiram. Uma supernova (a explosão de uma estrela no final do seu ciclo de vida) teria energia suficiente para comprimir tal nuvem de gás.

No entanto, não existiam evidências conclusivas para suportar essa teoria. Adicionalmente, a natureza da supernova progenitora permanecia elusiva. O grupo de Yong-Zhong Qian decidiu focar-se nos isótopos de vida curta presentes no início do Sistema Solar. Devido à sua pequena vida, estes núcleos só podiam ter vindo de uma supernova precursora. As suas abundâncias no início do Sistema Solar foram inferidas pelos seus produtos de decaimento nos meteoritos. Como detritos da formação do Sistema Solar, os meteoritos são comparáveis aos tijolos e a argamassa que sobram em um local de construção. Eles nos contam sobre a composição do Sistema Solar e, em particular, quais os isótopos de curta duração que a supernova progenitora forneceu.

Yong-Zhong Qian declarou:
Esta é a evidência ‘forense’ que precisávamos para ajudar a explicar a formação do Sistema Solar. Ela aponta para uma supernova de baixa massa que atuou como ‘gatilho’.
Yong-Zhong Qian é um especialista na formação de isótopos em supernovas. As suas pesquisas anteriores se focaram em vários mecanismos pelos quais esses isótopos se formam em supernovas de diferentes massas. O seu time de pesquisa contou com o líder da pesquisa Projjwal Banerjee e com colaboradores Alexander Heger da Universidade Monash na Austrália e Wick Haxton da Universidade da Califórnia em Berkeley. Qian e o Ph.D. Projjwal Banerjee perceberam que os esforços anteriores no estudo da formação do Sistema Solar estavam focados em uma supernova de alta massa que atuou como um “gatilho”, o que teria deixado um conjunto de impressões digitais nucleares que não estão presentes nos registros meteóricos.

Qian e colaboradores decidiram testar se uma supernova de baixa massa, com cerca de 12 vezes a massa do nosso Sol, poderia explicar os registros encontrados meteoritos. Começaram a investigação examinando o Berílio-10, um núcleo de curta vida com 4 prótons (o quarto elemento na tabela periódica) e 6 nêutrons, como total de 10 unidades de massa atômica. Este isótopo encontra-se amplamente distribuído em meteoritos.

Na verdade, a ubiquidade do Berílio-10 consistia em uma espécie de mistério. Muitos cientistas teorizaram que a ‘espalação’ (o processo no qual as partículas altamente energéticas removem prótons ou nêutrons de um núcleo para formar novos núcleos) por raios cósmicos seria a responsável pelo Berílio-10 encontrado nos meteoritos. Qian disse que esta hipótese envolve muita informação incerta e presume que o Berílio-10 não pode ser fabricado em supernovas. Usando novos modelos de supernovas, Qian e colaboradores mostraram que o Berílio-10 pode ser produzido por ‘espalação’ de neutrinos tanto em supernovas de baixa massa como alta. No entanto, apenas uma supernova de massa baixa como “gatilho” para a formação do Sistema Solar é consistente com o registro meteórico em geral.
Yong-Zhong Qian explicou:
Os achados neste artigo abriram uma direção totalmente nova em nossa pesquisa. Além de explicar a abundância do Berílio-10, este modelo de supernova de baixa massa também explicaria os isótopos de curta duração do Cálcio-41, do Paládio-107 e alguns outros encontrados em meteoritos. O que não se consegue explicar deverá, então, ser atribuído a outras fontes que requerem um estudo detalhado.
Qian disse que o grupo de cientistas gostaria de examinar os mistérios restantes dos núcleos de curta duração encontrados em meteoritos. O primeiro passo, no entanto, é corroborar sua teoria examinando o Lítio-7 e o Boro-11, produzidos juntamente com o Berílio-10 por ‘espalação’ de neutrinos em supernovas. Qian realçou que poderão examinar isto em um artigo futuro e pediu aos cientistas que estudam meteoritos que examinem as correlações entre esses três isótopos recorrendo a medições precisas.  Os resultados foram publicados na Nature Communications no artigo intitulado “Evidence from stable isotopes and 10Be for solar system formation triggered by a low-mass supernova”, assinado por Projjwal Banerjee, Yong-Zhong Qian, Alexander Heger e W C Haxton.