As maiores explosões do Universo acontecem em condições que nenhum laboratório comum consegue reproduzir. Mesmo assim, cientistas estão encontrando maneiras de recriar partes dessas reações em instalações especializadas e, com isso, descobrir como a matéria se comporta no interior de estrelas em explosão.
Dois estudos publicados em 2026 na revista Physical Review Letters analisaram reações nucleares relacionadas a supernovas de colapso do núcleo e a explosões termonucleares de raios X. Embora investiguem fenômenos diferentes, os trabalhos têm um ponto em comum: reduzir incertezas que dificultavam os modelos usados para explicar como elementos químicos são produzidos no espaço.
Reação nuclear muda a quantidade de titânio produzida
Nas supernovas, temperaturas e densidades extremas desencadeiam uma sequência de reações nucleares. Entre os produtos formados está o titânio-44 (⁴⁴Ti), um isótopo radioativo especialmente interessante porque sua presença pode ser detectada em remanescentes de supernovas.
O problema é que a quantidade desse elemento prevista pelos modelos depende de várias taxas de reação ainda cercadas por incertezas.
Para investigar uma delas, pesquisadores realizaram experimentos relacionados à reação ⁴⁵V(p,γ)⁴⁶Cr. O trabalho identificou dez estados anteriormente desconhecidos do núcleo de cromo-46 e mostrou que uma ressonância em 714 keV domina a reação nas condições relevantes para a chamada queima rica em partículas alfa.
Os resultados indicam que, para temperaturas acima de 1,2 gigakelvin, a taxa nominal dessa reação fica em torno de 25% a 50% das estimativas anteriores. Essa alteração modifica os cálculos de nucleossíntese e aponta para uma produção maior de titânio-44 nas supernovas de colapso do núcleo.
Na prática, isso oferece aos astrônomos uma ferramenta mais precisa para comparar o que os modelos preveem com aquilo que os telescópios observam nos restos dessas explosões.
Estrelas de nêutrons também escondem uma usina nuclear
O segundo estudo investigou um fenômeno igualmente extremo: as explosões de raios X.
Elas ocorrem em sistemas nos quais uma estrela de nêutrons, extremamente compacta, recebe matéria de uma estrela companheira. O material acumulado pode atingir condições suficientes para desencadear reações termonucleares rápidas, liberando uma enorme quantidade de energia.
Nesse ambiente, uma sequência de capturas de prótons pode formar um chamado ciclo níquel-cobre, ou NiCu. Esse processo pode retardar temporariamente o avanço do material pela cadeia de reações nucleares.
Usando feixes de núcleos radioativos na Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), os pesquisadores estudaram o cobre-59 e identificaram 15 níveis do zinco-60 importantes para determinar a velocidade de uma das reações envolvidas.
Quando os novos dados foram incorporados aos modelos de explosões de raios X, os cálculos indicaram que o ciclo NiCu realmente pode ocorrer. Entretanto, sua participação é limitada, com uma intensidade de ramificação inferior a 38%. Mesmo assim, essa parcela é suficiente para alterar a curva de luz da explosão e modificar a composição da matéria deixada para trás.
Veja também:
Dois experimentos ajudam a decifrar a matéria das estrelas
Os estudos mostram por que a astrofísica nuclear depende cada vez mais de medições experimentais.
Computadores conseguem simular temperaturas, densidades e reações que acontecem em estrelas, mas os resultados ficam limitados quando uma taxa nuclear fundamental é desconhecida ou apresenta grande margem de incerteza.
Ao medir essas reações diretamente, os pesquisadores conseguem substituir parte das estimativas por dados experimentais, permitindo modelos mais confiáveis sobre explosões estelares e nucleossíntese.
O primeiro trabalho foi liderado por Christopher Cousins e publicado em Physical Review Letters em 23 de junho de 2026. O segundo teve Connor O’Shea como primeiro autor e foi publicado na mesma revista em 6 de julho de 2026.
