Neutrinos revelam como estrelas supermassivas obtêm energia

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Em julho deste ano, pesquisadores conseguiram captar neutrinos emanados do núcleo do Sol – a primeira detecção direta dessas partículas, o produto de uma cadeia de reações envolvendo núcleos de carbono e nitrogênio (CN). Quase seis meses depois, mais um feito inédito: dessa vez, foram captados neutrinos produzidos pelo ciclo envolvendo carbono, nitrogênio e oxigênio (CNO).

No interior do Sol, a reação nuclear funde quatro prótons para formar um núcleo de hélio, liberando algumas partículas subatômicas (entre elas, dois neutrinos) e mais quantidades abundantes de energia. Esse processo é responsável por menos de 1% da energia da nossa estrela, mas é o que sustenta gigantes supermassivas.

“Finalmente, temos a primeira confirmação experimental e inovadora de como as estrelas mais pesadas brilham”, disse o físico nuclear Gianpaolo Bellini, pesquisador do Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear (INFN), trabalhando no Laboratori Nazionali del Gran Sasso (nomeado por conta do maciço de montanhas Gran Sasso que se ergue 1,4 km acima do laboratório, no centro da Itália), o maior centro de pesquisa subterrânea do mundo.

Poucos e únicos

Bellini é um dos fundadores do Borexino, um esforço internacional que investiga o que se passa no interior das estrelas há três décadas. “Este é o ápice de um longo esforço iniciado em 1990 e que começou a dar frutos há mais de dez anos, com as descobertas de Borexino na física do Sol, dos neutrinos e finalmente, das estrelas”, disse ele, em comunicado.

Neutrinos solares só podem ser capturados e observados por detectores altamente sensíveis. Dentro do Borexino, há um balão gigante de nylon, inflado por 278 toneladas de água com hidrocarbonetos.

A maior parte dos neutrinos atravessa a Terra, mas uma pequena parte ricocheteia ao encontrar os elétrons dos hidrocarbonetos dentro do Borexino, produzindo flashes de luz captados pelos sensores de fótons que revestem o tanque de água.

Porém, além de raros, neutrinos provenientes de cadeias de carbono e nitrogênio do Sol são facilmente confundidos com partículas produzidas pelo decaimento radioativo do bismuto-210, um isótopo que

A maior parte dos neutrinos atravessa a Terra, mas uma pequena parte ricocheteia ao encontrar os elétrons dos hidrocarbonetos dentro do Borexino, produzindo flashes de luz captados pelos sensores de fótons que revestem o tanque de água.

Porém, além de raros, neutrinos provenientes de cadeias de carbono e nitrogênio do Sol são facilmente confundidos com partículas produzidas pelo decaimento radioativo do bismuto-210, um isótopo que vaza do nylon do balão para a mistura de hidrocarbonetos na água.

"Mesmo com um detector já ultrapuro, tivemos que trabalhar duro para melhorar ainda mais a supressão de partículas residuais e identificar os neutrinos do ciclo CNO", disse o físico do INFM Gioacchino Ranucci.