O ouro é um dos metais mais valiosos do nosso planeta, e sua criação sempre foi um mistério para os cientistas. Tradicionalmente, acreditava-se que elementos pesados, como ouro, tório e urânio, fossem formados sob condições energéticas extremas, como explosões estelares ou colisões entre estrelas de nêutrons. No entanto, um novo estudo traz uma descoberta surpreendente: elementos pesados podem ser formados nos discos de acreção dos buracos negros.
Os discos de acreção são estruturas caóticas que envolvem buracos negros recém-nascidos enquanto consomem poeira e gás do espaço circundante. Os ambientes extremos desses discos possuem uma alta taxa de emissão de neutrinos, facilitando a conversão de prótons em nêutrons, o que é necessário para a formação de elementos pesados.
O Dr. Oliver Just, do grupo de Astrofísica Relativística na divisão de pesquisa teórica do GSI, liderou a pesquisa e afirmou: “Em nosso estudo, investigamos sistematicamente pela primeira vez as taxas de conversão de nêutrons e prótons para um grande número de configurações de disco usando simulações de computador elaboradas e descobrimos que os discos são muito ricos em nêutrons, desde que certas condições sejam atendidas”.
A massa total do disco é o fator decisivo na formação de nêutrons. Discos mais massivos produzem mais nêutrons por meio da captura de elétrons sob emissão de neutrinos. Por outro lado, se a massa do disco for muito alta, os neutrinos são recapturados em maior medida pelos nêutrons, convertendo-os de volta em prótons e dificultando o processo de captura rápida de nêutrons, ou processo r.
O estudo sugere que a massa ideal do disco para se tornar uma “fábrica” de ouro e outros elementos pesados está entre 0,01 e 0,1 massas solares. No entanto, ainda não está claro se e com que frequência esses discos de acreção ocorrem em sistemas de colapso, tornando a pesquisa inconclusiva.
Andreas Bauswein, do Helmholtz Center for Heavy Ion Research, afirmou que os dados atuais são insuficientes, mas a próxima geração de aceleradores, como o Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR), permitirá medições com precisão sem precedentes no futuro.
Embora seja sabido que muitos elementos são produzidos dentro das estrelas, a formação de elementos mais pesados que o ferro requer eventos cósmicos catastróficos. A equipe de pesquisa está trabalhando arduamente, usando simulações para determinar se os buracos negros são realmente o local de formação desses elementos. Essa descoberta representa um momento histórico em que astrofísica e computação se unem para desvendar os segredos do universo e a origem de metais valiosos, como o ouro.
A pesquisa de Dr. Oliver Just e sua equipe é um passo importante na compreensão da formação de elementos pesados no universo. Até agora, acreditava-se que eventos astrofísicos extremos, como explosões estelares e colisões de estrelas de nêutrons, fossem os únicos responsáveis pela criação desses elementos. A possibilidade de que buracos negros também possam desempenhar um papel na formação de elementos pesados abre um novo campo de investigação.
Uma investigação futura no campo da astrofísica e da computação será crucial para aprofundar nossa compreensão da formação de elementos pesados. Com a ajuda de aceleradores avançados, como o FAIR, os pesquisadores poderão realizar medições mais precisas e obter uma imagem mais clara do papel dos buracos negros na criação desses elementos. Isso pode levar a novas descobertas e uma compreensão mais completa do universo e da matéria que o compõe.
Em última análise, a pesquisa de Dr. Just e seus colegas lança uma nova luz sobre a complexa teia de processos cósmicos responsáveis pela formação de elementos pesados, como ouro, tório e urânio.