O que levou à formação do nosso cantinho do universo - nosso sol e sistema planetário? Por várias décadas, os cientistas pensaram que o Sistema Solar se formou como resultado de uma onda de choque de uma estrela explosiva - uma supernova - que provocou o colapso de uma densa nuvem de gás empoeirada, que depois se contraiu para formar o Sol e os planetas. Mas modelos detalhados desse processo de formação só funcionaram sob a suposição simplificadora de que as temperaturas durante os eventos violentos permaneceram constantes. Isso, é claro, é muito improvável. Mas agora, astrofísicos do Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM) da Instituição Carnegie mostraram pela primeira vez que uma supernova poderia realmente ter desencadeado a formação do Sistema Solar sob as condições mais prováveis de aquecimento e resfriamento rápidos. Então, essas novas descobertas resolveram esse debate de longa data?
"Tivemos evidências químicas de meteoritos que apontam para uma supernova que desencadeou a formação do nosso Sistema Solar desde os anos 1970", observou o principal autor, Alan Boss, de Carnegie. “Mas o diabo está nos detalhes. Até este estudo, os cientistas não foram capazes de elaborar um cenário autoconsistente, onde o colapso é acionado ao mesmo tempo em que isótopos recém-criados da supernova são injetados na nuvem em colapso. ”
Isótopos radioativos de vida curta - versões de elementos com o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons - encontrados em meteoritos muito antigos decaem em escalas de milhões de anos e se transformam em elementos diferentes (a chamada filha). Encontrar os elementos filhos em meteoritos primitivos implica que os radioisótopos de vida curta dos pais devem ter sido criados apenas um milhão de anos antes da formação dos meteoritos. “Um desses isótopos pais, o ferro-60, só pode ser produzido em quantidades significativas nos fornos nucleares potentes de estrelas massivas ou evoluídas”, explicou Boss. “O ferro-60 decai em níquel-60, e o níquel-60 foi encontrado em meteoritos primitivos. Então, nós sabemos onde e quando o isótopo pai foi feito, mas não como ele chegou aqui. "
Modelos anteriores da Boss e ex-bolsista da DTM Prudence Foster mostraram que os isótopos poderiam ser depositados em uma nuvem pré-solar se uma onda de choque de uma explosão de supernova diminuísse para 10 a 15 quilômetros por segundo e a onda e a nuvem tivessem uma temperatura constante de - 440 ° F (10 K). "Esses modelos não funcionavam se o material fosse aquecido por compressão e resfriado por radiação, e esse dilema deixou sérias dúvidas na comunidade sobre se um choque de supernova iniciou esses eventos há mais de quatro bilhões de anos atrás", comentou Harri Vanhala, que encontrou o resultado negativo em seu Ph.D. trabalho de tese no Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica em 1997.
Usando um código de hidrodinâmica de refinamento de malha adaptável, FLASH2.5, projetado para lidar com frentes de choque, bem como uma lei de resfriamento aprimorada, os pesquisadores da Carnegie consideraram várias situações diferentes. Em todos os modelos, a frente de choque atingiu uma nuvem pré-solar com a massa do nosso Sol, composta por poeira, água, monóxido de carbono e hidrogênio molecular, atingindo temperaturas de até 1.000 K (1.340 ° F). Na ausência de resfriamento, a nuvem não poderia entrar em colapso. No entanto, com a nova lei de resfriamento, eles descobriram que, após 100.000 anos, a nuvem pré-solar era 1.000 vezes mais densa que antes e que o calor da frente de choque foi rapidamente perdido, resultando em apenas uma camada fina com temperaturas próximas a 1.340 ° F (1000 K). Após 160.000 anos, o centro de nuvens entrou em colapso e se tornou um milhão de vezes mais denso, formando o protosun. Os pesquisadores descobriram que os isótopos da frente de choque foram misturados ao protosun de maneira consistente com sua origem em uma supernova.
"Esta é a primeira vez que um modelo detalhado de uma supernova que desencadeia a formação de nosso sistema solar é mostrado para funcionar", disse Boss. "Começamos com um Little Bang 9 bilhões de anos após o Big Bang".
Fonte: Instituição Carnegie para a Ciência
