A primeira observação do interior de uma estrela abre uma janela sem precedentes para o nascimento da matéria.

“O nitrogênio em nosso DNA, o cálcio em nossos dentes, o ferro em nosso sangue e o carbono em nossas tortas de maçã foram todos criados dentro de estrelas em colapso. Somos feitos de matéria estelar”, proclamou o astrofísico americano Carl Sagan em seu famoso livro Cosmos, há quase meio século. Uma equipe de cientistas conseguiu agora perscrutar pela primeira vez essas entranhas estelares, a forja caótica onde se formam os elementos químicos que constituem os seres humanos e tudo ao seu redor. “Fiquei deslumbrado”, lembra o astrofísico alemão Steve Schulze , que liderou a pesquisa.

Para entender a importância dessa descoberta, precisamos voltar ao Big Bang, que deu origem ao universo há 13,8 bilhões de anos. Nos primeiros três minutos após o Big Bang , quase todos os átomos leves do universo foram formados, especialmente o onipresente hidrogênio, cujas acumulações formam estrelas. No interior estelar, a temperatura e a pressão são tão altas que o hidrogênio se funde e forma elementos cada vez mais pesados, começando pelo hélio. A combinação de silício e enxofre, por exemplo, produz ferro, o átomo mais pesado que pode ser gerado dentro de uma estrela.

O resultado é uma espécie de " cebola cósmica ", termo comumente usado por astrônomos. "Esse processo transforma a estrela em uma estrutura em camadas: hidrogênio na parte externa, depois hélio, camadas de carbono/oxigênio, magnésio/neônio/oxigênio, oxigênio/silício/enxofre e, finalmente, ferro no centro. Portanto, a camada rica em silício e enxofre fica soterrada sob muitos outros materiais e é inacessível em circunstâncias normais, tornando-a quase impossível de ser observada diretamente", observa Schulze, da Universidade Northwestern em Evanston, Texas.

Um telescópio localizado no cume de um vulcão havaiano registrou o espectro de luz emitido por uma supernova, a explosão de uma estrela, em setembro de 2021. A explosão, a 2,2 bilhões de anos-luz de distância e chamada SN 2021yfj, não foi apenas mais uma supernova. O dispositivo capturou o fenômeno em um momento extraordinário, no momento em que a estrela estava se desfazendo de suas camadas externas, permitindo um vislumbre de seu interior. "No início, não sabíamos que tínhamos descoberto uma estrela despojada até os ossos. Fiquei surpreso quando o professor Avishay Gal-Yam, do Instituto Weizmann de Ciências [em Israel], concluiu que havíamos observado silício, enxofre e argônio", lembra Schulze. Sua descoberta foi publicada nesta quarta-feira na capa da revista Nature , uma importante publicação científica internacional.

Schulze, nascido em Halle, Alemanha, há 45 anos, enfatiza que "mais de 1 bilhão de estrelas" são conhecidas na Via Láctea, onde a Terra está localizada, e em suas vizinhas Nuvens de Magalhães . A maioria dessas estrelas retém sua camada de hidrogênio ao morrer, mas uma minoria perde essa camada ou mesmo a camada mais profunda de hélio antes de explodir em uma supernova. Esse despojamento superficial pode ocorrer devido a fortes ventos estelares, erupções ou interações com outra estrela, mas um despojamento estelar praticamente completo nunca foi detectado.

“Nenhuma estrela na Via Láctea ou nas Nuvens de Magalhães é conhecida por ser despojada até a camada de oxigênio/silício. A descoberta da supernova SN 2021yfj indica que existem processos de despojamento raros e muito extremos”, argumenta Schulze, que trabalhou no Instituto de Astrofísica da Pontifícia Universidade Católica do Chile até uma década atrás. A fusão de elementos químicos mais pesados que o carbono ocorre apenas em estrelas que têm pelo menos oito vezes a massa do Sol e são chamadas de massivas . “Esta é a primeira vez que observamos as camadas internas de uma estrela massiva, o que é importante para testar e melhorar nossos modelos de evolução estelar. Além disso, esta descoberta nos fornece informações sobre a formação de silício e enxofre em estrelas massivas”, acrescenta Schulze.

A explicação do astrofísico alemão ecoa outro pensamento semelhante de Carl Sagan, desta vez de sua série de televisão Cosmos : "O silício nas rochas, o oxigênio no ar, o carbono em nosso DNA, o ouro em nossos bancos, o urânio em nossos arsenais... Todos foram criados a milhares de anos-luz de distância, bilhões de anos atrás. Nosso planeta, nossa sociedade e nós mesmos somos feitos de poeira cósmica."

A equipe do físico José Ángel Martín Gago construiu uma máquina de quatro milhões de euros em seu laboratório no Instituto de Ciência dos Materiais de Madri (CSIC). Martín Gago e seu colega Gonzalo Santoro , do Instituto da Estrutura da Matéria, comemoram a nova descoberta em uma avaliação conjunta enviada a este jornal. "Esta observação confirma a estrutura em camadas das supernovas, que é o modelo que tem sido usado para descrevê-las, embora até agora não estivesse claro se era válido. Confirmar este modelo é muito importante para descrever a evolução estelar", aplaudem.

Supernovas e estrelas gigantes vermelhas são objetos essenciais na formação da poeira cósmica, enfatizam os dois pesquisadores espanhóis. “Este estudo fornece informações fundamentais para a compreensão de como as espécies químicas se formam e evoluem no universo. No nível da astroquímica laboratorial, este trabalho abre novos caminhos, pois fornece valores empíricos para as abundâncias de silício e enxofre que poderiam ser usados para recriar em laboratório as condições para a formação e evolução de moléculas ricas nesses elementos”, explicam. “Essa abordagem permitirá o progresso na modelagem de reações químicas e uma compreensão mais profunda dos processos de formação da poeira cósmica no espaço”, acrescentam. A descoberta da estrela nua oferece uma janela sem precedentes para a criação da substância estelar da qual os humanos e tudo o mais são feitos.