Plutônio nas profundezas do oceano sugere uma Kilonova próxima de 3 a 4 milhões de anos atrás

por Lucas
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Isótopos radioativos encontrados em sedimentos oceânicos têm sido indicadores importantes de eventos cósmicos, particularmente a atividade de supernovas próximas. Um preprint recente, aguardando revisão por pares para o Astrophysical Journal Letters, sugere uma origem mais exótica para alguns desses isótopos.

Geralmente, as estrelas convertem hidrogênio em hélio ao longo de suas vidas. Esse hélio eventualmente forma elementos leves como oxigênio e carbono. No entanto, a criação de elementos mais pesados ​​está tipicamente associada à morte das estrelas. Supernovas, conhecidas por sua natureza explosiva, são comumente vistas como a principal fonte desses elementos pesados, espalhando-os por vastas regiões do espaço onde eventualmente se tornam parte de planetas em formação. No entanto, uma compreensão recente aponta para muitos elementos pesados, incluindo alguns actinídeos, sendo produzidos predominantemente em eventos mais raros, como a fusão de estrelas de nêutrons, denominada kilonova.

Ferro-60 e plutônio-244

A composição do núcleo da Terra, principalmente ferro, é pensada para ser resultado de supernovas passadas que ocorreram antes da formação do planeta. O ferro, em seus isótopos comuns como Fe-54, 56, 57, ou 58, não é radioativo e não oferece pistas sobre sua linha do tempo de produção.

Fe-60, por outro lado, sofre decaimento radioativo com um tempo de meia-vida de 2,6 milhões de anos. Isso implica que qualquer Fe-60 produzido há bilhões de anos teria decaído até agora. Portanto, a presença de Fe-60 em sedimentos geológicos é tipicamente atribuída a eventos recentes de supernovas perto da Terra. No entanto, a descoberta de plutônio-244 em sedimentos complica essa narrativa. O plutônio-244, um actinídeo, acredita-se ser sintetizado em eventos cósmicos raros, possivelmente envolvendo classes específicas de supernovas ou fusões binárias com pelo menos uma estrela de nêutrons.

Leonardo Chiesa, um estudante de doutorado da Universidade de Trento, junto com sua equipe, está investigando as origens tanto do Pu-244 quanto do Fe-60 encontrados em sedimentos datados de 3 a 4 milhões de anos. Enquanto alguns cientistas propõem a teoria de vários eventos cósmicos ocorrendo ao mesmo tempo, levando a uma mistura indistinguível de elementos, a equipe de Chiesa propõe um cenário diferente. Eles sugerem que uma colisão da magnitude certa poderia produzir uma estrela de nêutrons massiva, que não se colapsa em um buraco negro. Este evento resultaria na ejeção de metais através de dois processos distintos: ejeção de ejetamento dinâmico e onda espiral. Este método de ejeção dupla poderia explicar a aparência de dois eventos separados quando, na verdade, havia apenas um.

Fusões de Estrelas de Nêutrons

A equipe conclui que a fusão de duas estrelas de nêutrons ocorreu entre 350 e 660 anos-luz da Terra entre 3,5 e 4,5 milhões de anos atrás. Este evento produziu plutônio principalmente por meio de ejeção dinâmica bombardeada por nêutrons, enquanto o ferro foi um produto do vento de onda espiral. Para refinar seu modelo, eles estudaram as abundâncias de outros oito isótopos de elementos pesados ​​com tempos de meia-vida variando de 1,9 a 33,8 milhões de anos.

Os pesquisadores propõem que muitas fusões de estrelas de nêutrons resultam nesta combinação de processos, potencialmente mais da metade. Dado o número limitado de kilonovas observadas, a amostra é muito pequena para testar esta hipótese conclusivamente. No entanto, eles argumentam que se pudermos aceitar a possibilidade de uma kilonova ocorrendo relativamente perto da Terra, as características específicas delineadas em seu modelo não são particularmente improváveis.

Além disso, o modelo estipula que a Terra deve ter estado na posição correta em relação à colisão. A matéria que atingiu a Terra provavelmente se originou de latitudes entre 30 e 50 graus, sugerindo que o jato resultante não afetou diretamente nosso planeta. Essa exigência adiciona uma restrição ao modelo, mas pode ainda ser mais plausível do que a hipótese de duas explosões de estrelas ocorrendo próximas em ambos tempo e espaço.

As consequências potenciais de tal evento cósmico estar mais próximo da Terra são significativas. Uma quilonova dentro de aproximadamente 36 anos-luz poderia ter desencadeado uma extinção em massa. No entanto, à distância estimada neste estudo, o impacto na Terra teria sido mínimo. Os primeiros hominídeos presentes durante este período podem ter notado uma luz invulgarmente brilhante no céu, um espectáculo causado pelo evento, mas teria tido pouco efeito no seu caminho evolutivo.

A pesquisa, que ainda não foi revisada por pares, está disponível para exame no ArXiv.org, oferecendo uma visão única da complexa interação de eventos cósmicos e seu impacto na Terra.

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