À medida que as galáxias envelhecem, alguns dos seus elementos químicos básicos também podem mostrar sinais de envelhecimento. Mas isso parece não acontecer com o silício.
Este processo de envelhecimento pode ser visto à medida que certos átomos “ficam um pouco mais pesados,” isto é, se transformam em isótopos mais pesados – átomos com nêutrons adicionais nos seus núcleos.
Surpreendentemente, novas investigações da Via Láctea com o Telescópio Green Bank do NSF – National Science Foundation, no estado norte-americano da Virgínia Ocidental, não encontraram nenhuma tendência desse tipo de envelhecimento para o elemento silício, um bloco de construção fundamental das rochas de todo o Sistema Solar.
Esta aparência “sem idade” pode significar que a Via Láctea é mais eficaz a misturar os seus conteúdos do que se pensava anteriormente, mascarando assim sinais indicadores de envelhecimento químico.
Quando enormes estrelas de primeira geração, em galáxias jovens, terminam suas vidas como supernovas violentas, elas enchem o cosmos com isótopos primários – elementos como oxigênio, carbono e silício com um equilíbrio de nêutrons e prótons nos núcleos.
“As estrelas massivas são os caldeirões nos quais os elementos pesados como o silício são fabricados,” comenta Ed Young, cientista da Universidade da Califórnia em Los Angeles e autor de um artigo sobre o assunto, publicado no The Astrophysical Journal.
“As estrelas de primeira geração fabricam silício-28, um isótopo com 14 prótons e 14 nêutrons no núcleo. Ao longo de milhares de milhões de anos, as gerações posteriores de estrelas são capazes de produzir os isótopos mais pesados silício-29 e silício-30″, explica.
“Quando estas estrelas de última geração explodem como supernovas, os isótopos mais pesados são lançados para o meio interestelar, alterando sutilmente o perfil químico da galáxia”, diz o cientista.
Os astrônomos não podem medir diretamente estas mudanças químicas a longo prazo. Podem, no entanto, medir o aparente amadurecimento dos isótopos desde os arredores da nossa galáxia em direção ao seu centro.
Uma vez que há uma maior concentração de estrelas, quanto mais perto do centro da Via Láctea estivermos, incluindo estrelas massivas que terminam suas vidas como supernovas, os astrônomos esperam encontrar uma maior percentagem de isótopos mais pesados entre os elementos ali presentes.
Os estudos anteriores com radiotelescópios, dos átomos de carbono e oxigênio na Via Láctea, forneceram alguns indícios de que existe, de fato, uma progressão constante da luz para os isótopos pesados quanto mais próximo estivermos do Centro Galáctico.
No entanto, as nuvens interestelares intervenientes tornam as observações difíceis e os resultados foram inconclusivos.
“Havia algumas pistas tentadoras, em estudos anteriores, de que o rácio dos isótopos de carbono e oxigênio mudava como esperado. Mas era difícil explicar o material no meio interestelar, por isso estávamos incertos da confiança destes dados,” comenta Young.
“O silício, detectado em moléculas de monóxido de silício, tem uma assinatura espectral que torna muito mais fácil explicar a poeira e gás na nossa galáxia. Portanto, tivemos que fazer menos pressupostos do que os necessários para os levantamentos do oxigênio e do carbono”, acrescenta o cientista.
Usando o Telescópio Green Bank de 100 metros, os astrônomos examinaram vastas faixas da Via Láctea, partindo da região próxima do Sol e seguindo em direção ao Centro Galáctico.
Em cada região, estudaram os espectros de rádio naturalmente emitidos pelas moléculas de monóxido de silício. As diferenças nos isótopos de silício seriam vistas como mudanças sutis nos espectros de rádio.
Contra as suas expetativas, os cientistas não encontraram nenhum dos gradientes esperados nos rácios dos isótopos. “Não havia nenhuma evidência de gradientes,” diz Nathaniel Monson, membro da equipe de pesquisa e estudante da UCLA. “Foi um pouco surpreendente. Podemos ter que reavaliar o que pensamos sobre a nossa galáxia.”
Estes dados podem significar que a Via Láctea é notavelmente eficiente em misturar seu material, circulando moléculas e átomos desde o Centro Galáctico até aos braços espirais e vice-versa.
É também possível que as supernovas do tipo Ia – que são formadas em sistemas binários onde uma anã branca rouba muito material de sua companheira e se detona – produzam uma sobre-abundância de silício-28 mais tarde na vida de uma galáxia.
Caso os levantamentos subsequentes do carbono e do oxigênio sejam capazes de explicar as incertezas anteriores e mostrem a mesma falta de gradiente, isso apontará para a mistura como sendo o cenário mais provável.
“Há muito sobre a galáxia que ainda não entendemos. É possível que estudos posteriores com o Telescópio Green Bank nos ensinem mais sobre a Via Láctea”, conclui Young.
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