Após duas décadas de debate, os cientistas estão cada vez mais perto de descobrir exatamente do que o sol – e, portanto, todo o universo – é feito.
O sol é composto principalmente de hidrogênio e hélio. Existem também elementos mais pesados, como oxigênio e carbono, mas o quanto é controverso. Novas observações de partículas subatômicas fantasmagóricas conhecidas como neutrinos sugerem que o sol tem um amplo suprimento de “metais”, o termo que os astrônomos usam para todos os elementos mais pesados que hidrogênio e hélio, relatam pesquisadores em 31 de maio no arXiv.org.
Os resultados “são totalmente compatíveis com [uma] alta metalicidade” para o sol, diz Livia Ludhova, física do Centro de Pesquisa Jülich, na Alemanha.
Elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio são cruciais para criar planetas de ferro-rocha como a Terra e sustentar formas de vida como os humanos. De longe, o mais abundante desses elementos no universo é o oxigênio, seguido pelo carbono, neônio e nitrogênio.
Mas os astrônomos não sabem exatamente quantos desses elementos existem em relação ao hidrogênio, o elemento mais comum no cosmos. Isso ocorre porque os astrônomos normalmente usam o sol como ponto de referência para medir a abundância elementar em outras estrelas e galáxias, e duas técnicas implicam composições químicas muito diferentes para nossa estrela.
Uma técnica explora as vibrações no interior do sol para deduzir sua estrutura interna e favorece um alto teor de metal. A segunda técnica determina a composição do sol de como os átomos em sua superfície absorvem certos comprimentos de onda de luz. Duas décadas atrás, o uso desta segunda técnica sugeriu que os níveis de oxigênio, carbono, neon e nitrogênio no sol eram 26 a 42 por cento mais baixos do que uma determinação anterior encontrada, criando o conflito atual.
Outra técnica surgiu agora que poderia decidir o debate de longa data: usar neutrinos solares.
Essas partículas surgem de reações nucleares no núcleo do sol que transformam hidrogênio em hélio. Cerca de 1% da energia do sol vem de reações envolvendo carbono, nitrogênio e oxigênio, que convertem hidrogênio em hélio, mas não são consumidos no processo. Portanto, quanto mais carbono, nitrogênio e oxigênio o sol realmente tiver, mais neutrinos esse ciclo CNO deve emitir.
Em 2020, os cientistas anunciaram que o Borexino, um detector subterrâneo na Itália, havia detectado esses neutrinos CNO (SN: 24/6/20). Agora Ludhova e seus colegas registraram neutrinos suficientes para calcular que os átomos de carbono e nitrogênio juntos são cerca de 0,06% tão abundantes quanto os átomos de hidrogênio no sol – o primeiro uso de neutrinos para determinar a composição do sol.
E embora esse número pareça pequeno, é ainda maior do que o preferido pelos astrônomos que defendem um sol com alto teor de metal. E é 70% maior do que o número que um sol com baixo teor de metal deveria ter.
“Este é um ótimo resultado”, diz Marc Pinsonneault, astrônomo da Ohio State University, em Columbus, que há muito defende um sol com alto teor de metais. “Eles conseguiram demonstrar de forma robusta que a atual solução de baixa metalicidade é inconsistente com os dados”.
Ainda assim, devido às incertezas nos números de neutrinos observados e previstos, Borexino não pode descartar totalmente um sol de baixo metal, diz Ludhova.
O novo trabalho é “uma melhoria significativa”, diz Gaël Buldgen, astrofísico da Universidade de Genebra, na Suíça, que defende um sol com baixo teor de metal. Mas os números previstos de neutrinos CNO vêm de modelos do sol que ele critica como muito simplificados. Esses modelos negligenciam a rotação do sol, que poderia induzir a mistura de elementos químicos ao longo de sua vida e alterar a quantidade de carbono, nitrogênio e oxigênio perto do centro do sol, alterando assim o número previsto de neutrinos CNO, diz Buldgen.
Observações adicionais de neutrinos são necessárias para um veredicto final, diz Ludhova. O Borexino fechou em 2021, mas experimentos futuros podem preencher o vazio.
As apostas são altas. “Estamos discutindo sobre do que o universo é feito”, diz Pinsonneault, porque “o sol é a referência para todos os nossos estudos”.
Então, se o sol tem muito mais carbono, nitrogênio e oxigênio do que se pensava atualmente, todo o universo também tem. “Isso muda nossa compreensão sobre como os elementos químicos são feitos. Isso muda nossa compreensão de como as estrelas evoluem e como vivem e morrem”, diz Pinsonneault. E, acrescenta, é um lembrete de que mesmo a estrela mais bem estudada – nosso sol – ainda tem segredos.
Autor: Ken Croswell
Sítio Online da Publicação: sciencenews
Data: 16/06/2022
Publicação Original: https://www.sciencenews.org/article/neutrino-sun-carbon-nitrogen-metals-elements
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