Estrutura tridimensional do composto Na2He
Uma equipe internacional de cientistas do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou, Skoltech, Universidade de Nanjing e Universidade Stony Brook, liderada por Artem Oganov, previu e conseguiu obter em laboratório um composto estável de sódio e hélio - Na 2 He. Compostos semelhantes podem ocorrer nas entranhas da Terra e de outros planetas, sob condições de pressão e temperatura muito altas. Pesquisa publicada na revista Química da Natureza, um comunicado de imprensa da Universidade de Utah também relata brevemente o artigo. Ressalta-se que a versão preliminar do trabalho foi postada pelos autores na forma de preprint em 2013.
O hélio, como o neônio, é o elemento quimicamente mais inerte da tabela periódica e dificilmente reage devido à sua camada eletrônica externa preenchida, alto potencial de ionização e afinidade eletrônica zero. Há muito tempo, os cientistas tentam encontrar seus compostos estáveis, por exemplo, com flúor (HHeF e (HeO)(CsF)), cloro (HeCl) ou lítio (LiHe), mas essas substâncias existem por um tempo limitado. Existem compostos de hélio estáveis (estes são NeHe 2 e [e-mail protegido] 2 O), no entanto, o hélio praticamente não tem efeito sobre a estrutura eletrônica e está associado a outros átomos por forças de van der Waals. No entanto, a situação pode mudar se você tentar trabalhar em altas pressões - nessas condições, os gases nobres se tornam mais ativos e formam compostos, como óxidos com magnésio (Mg-NG, onde NG é Xe, Kr ou Ar). Portanto, decidiu-se pesquisar tais compostos com hélio.
Os pesquisadores realizaram uma busca em larga escala por possíveis compostos estáveis de hélio com vários elementos (H, O, F, Na, K, Mg, Li, Rb, Cs e assim por diante) usando o USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography). ) desenvolvido por Oganov e seus colegas em 2004. Descobriu-se que apenas o sódio forma um composto estável com o He nas pressões disponíveis para experimentos de laboratório. Então decidiu-se procurar um composto estável do sistema Na-He com uma entalpia de formação mínima (ou seja, os mais estáveis) em diferentes pressões. Os cálculos mostram que este será um composto de Na 2 He. A reação de formação desta substância é possível a pressões acima de 160 GPa, enquanto será exotérmica, ou seja, com liberação de calor. Em pressões abaixo de 50 GPa, a conexão será instável.
Características termodinâmicas do sistema Na-He em diferentes pressões
Para testar os cálculos teóricos, decidiu-se tentar obter o composto previsto usando bigornas de diamante aquecidas por radiação laser. Placas finas de sódio foram carregadas nelas, e o resto do espaço foi preenchido com hélio gasoso. Durante os experimentos, os cientistas tomaram espectros Raman, além disso, o estado do sistema foi monitorado visualmente e usando o método de difração de raios X síncrotron. Os dados obtidos foram então comparados com os previstos com base em cálculos.
Estrutura cristalina do Na2He a 300 GPa (a,b) e distribuição da densidade eletrônica nele (c) um novo parente do grafeno, duas formas de alumina que existem em altas pressões, bem como pela primeira vez "colando" camadas em um supercondutor, que, como se viu, é acompanhado pela perda de suas propriedades supercondutoras.
Alexander Voytyuk
MOSCOU, 6 de fevereiro - RIA Novosti. Químicos russos e estrangeiros declaram a possibilidade da existência de dois compostos estáveis do elemento mais "xenófobo" - hélio, e confirmaram experimentalmente a existência de um deles - helide de sódio, de acordo com um artigo publicado na revista Nature Chemistry.
“Este estudo demonstra como fenômenos completamente inesperados podem ser detectados usando os mais modernos métodos teóricos e experimentais. para ser explicado”, diz Artem Oganov, professor da Skoltech e da Moscow Phystech em Dolgoprudny.
Segredos dos gases nobres
A matéria primária do Universo, que surgiu várias centenas de milhões de anos após o Big Bang, consistia em apenas três elementos - hidrogênio, hélio e vestígios de lítio. O hélio ainda é o terceiro elemento mais abundante no universo hoje, mas é extremamente raro na Terra, e as reservas de hélio no planeta estão diminuindo constantemente devido ao fato de escapar para o espaço.
Uma característica distintiva do hélio e outros elementos do oitavo grupo da tabela periódica, que os cientistas chamam de "gases nobres", é que eles são extremamente relutantes - no caso do xenônio e outros elementos pesados - ou em princípio, como o neônio, são incapaz de entrar em reações químicas. Existem apenas algumas dezenas de compostos de xenônio e criptônio com flúor, oxigênio e outros agentes oxidantes fortes, zero compostos de neônio e um composto de hélio, descobertos experimentalmente em 1925.
Este composto, a união de um próton e hélio, não é um composto químico real no sentido estrito da palavra - o hélio, neste caso, não participa da formação de ligações químicas, embora afete o comportamento dos átomos de hidrogênio desprovidos de um elétron. Como os químicos presumiram anteriormente, "moléculas" dessa substância deveriam ter sido encontradas no meio interestelar, mas nos últimos 90 anos, os astrônomos não as descobriram. Uma possível razão para isso é que este íon é altamente instável e é destruído em contato com quase qualquer outra molécula.
Artem Oganov e sua equipe se perguntaram se os compostos de hélio poderiam existir sob condições exóticas nas quais os químicos terrestres raramente pensam - em pressões e temperaturas ultra-altas. Oganov e seus colegas estudam essa química "exótica" há muito tempo e até desenvolveram um algoritmo especial para procurar substâncias que existem nessas condições. Com sua ajuda, eles descobriram que o ácido ortocarbônico exótico, versões "impossíveis" do sal de mesa comum e vários outros compostos que "violam" as leis da química clássica podem existir nas profundezas dos gigantes gasosos e alguns outros planetas.
Usando o mesmo sistema, USPEX, cientistas russos e estrangeiros descobriram que em pressões ultra-altas que excedem a pressão atmosférica em 150 mil e um milhão de vezes, existem dois compostos de hélio estáveis ao mesmo tempo - helide de sódio e oxygelide de sódio. O primeiro composto é composto por dois átomos de sódio e um átomo de hélio, enquanto o segundo é composto por oxigênio, hélio e dois átomos de sódio.
Super alta pressão fez com que o sal 'quebrasse' as regras da químicaQuímicos americanos-russos e europeus transformaram o sal de mesa comum em um composto quimicamente "impossível", cujas moléculas são organizadas em estruturas exóticas de números variados de átomos de sódio e cloro.Átomo em uma bigorna de diamante
Ambas as pressões podem ser facilmente obtidas usando bigornas de diamante modernas, que os colegas de Oganov fizeram sob a orientação de outro russo, Alexander Goncharov, do Laboratório Geofísico em Washington. Como seus experimentos mostraram, o geleto de sódio se forma a uma pressão de cerca de 1,1 milhão de atmosferas e permanece estável até pelo menos 10 milhões de atmosferas.
Curiosamente, o helideto de sódio é semelhante em estrutura e propriedades aos sais de flúor, o "vizinho" do hélio na tabela periódica. Cada átomo de hélio neste "sal" é cercado por oito átomos de sódio, semelhante à estrutura do fluoreto de cálcio ou de qualquer outro sal de ácido fluorídrico. Os elétrons do Na2He são "atraídos" pelos átomos com tanta força que esse composto, ao contrário do sódio, é um isolante. Os cientistas chamam essas estruturas de cristais iônicos, uma vez que os elétrons assumem o papel e o lugar dos íons carregados negativamente neles.
“O composto que descobrimos é muito incomum: embora os átomos de hélio não participem diretamente da ligação química, sua presença altera fundamentalmente as interações químicas entre os átomos de sódio, contribuindo para a forte localização dos elétrons de valência, o que torna o material resultante um isolante”, explica Xiao Dong da universidade Nankan em Tianjin (China).
Outro composto, Na2HeO, mostrou-se estável na faixa de pressão de 0,15 a 1,1 milhão de atmosferas. A substância também é um cristal iônico e possui uma estrutura semelhante ao Na2He, apenas o papel dos íons carregados negativamente neles é desempenhado não pelos elétrons, mas pelos átomos de oxigênio.
Curiosamente, todos os outros metais alcalinos, que têm uma reatividade mais alta, são muito menos propensos a formar compostos com hélio em pressões que excedam a pressão atmosférica em não mais de 10 milhões de vezes.
Oganov e seus colegas atribuem isso ao fato de que as órbitas ao longo das quais os elétrons se movem nos átomos de potássio, rubídio e césio mudam visivelmente com o aumento da pressão, o que não acontece com o sódio, por razões ainda não esclarecidas. Os cientistas acreditam que o geleto de sódio e outras substâncias semelhantes podem ser encontradas nos núcleos de alguns planetas, anãs brancas e outras estrelas.
A molécula de hélio de lítio LiHe é uma das moléculas mais frágeis conhecidas. Seu tamanho é mais de dez vezes o tamanho das moléculas de água.
Estrutura condicional dos átomos de hélio (esquerda) e lítio (direita).
© A Universidade de Birmingham
Como se sabe, átomos e moléculas neutros podem formar ligações mais ou menos estáveis entre si de três maneiras. Primeiro, com a ajuda de ligações covalentes, quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons comuns. As ligações covalentes são as mais fortes das três. A energia característica de sua ruptura é geralmente igual a vários elétron-volts.
Ligações de hidrogênio covalentes significativamente mais fracas. Esta é a atração que ocorre entre um átomo de hidrogênio ligado e um átomo eletronegativo de outra molécula (geralmente esse átomo é oxigênio ou nitrogênio, menos frequentemente flúor). Apesar do fato de que a energia das ligações de hidrogênio é centenas de vezes menor que as ligações covalentes, são elas que determinam em grande parte as propriedades físicas da água e também desempenham um papel crucial no mundo orgânico.
Finalmente, a mais fraca é a chamada interação de van der Waals. Às vezes também é chamado de disperso. Ela surge como resultado da interação dipolo-dipolo de dois átomos ou moléculas. Nesse caso, os dipolos podem ser inerentes às moléculas (por exemplo, a água tem um momento de dipolo) ou ser induzidos como resultado da interação.
Um diagrama condicional explicando como surgem as forças de dispersão.© Universidade de Akron
A energia característica da ligação de van der Waals é a unidade de kelvin (o elétron-volt mencionado acima corresponde a cerca de 10.000 kelvin). O mais fraco dos van der Waals é o acoplamento entre dois dipolos induzidos. Se houver dois átomos não polares, então, como resultado do movimento térmico, cada um deles tem um certo momento de dipolo oscilante aleatoriamente (a camada do elétron, por assim dizer, treme levemente em relação ao núcleo). Esses momentos, interagindo uns com os outros, como resultado têm predominantemente tais orientações que dois átomos começam a se atrair.
O mais inerte de todos os átomos é o hélio. Não entra em ligações covalentes com nenhum outro átomo. Ao mesmo tempo, o valor de sua polarizabilidade é muito pequeno, ou seja, é difícil formar ligações dispersas. Há, no entanto, uma circunstância importante. Os elétrons em um átomo de hélio são tão fortemente ligados pelo núcleo que podem ser trazidos muito próximos de outros átomos sem medo de forças repulsivas - até uma distância da ordem do raio desse átomo. As forças dispersas crescem muito rapidamente com a diminuição da distância entre os átomos - inversamente proporcional à sexta potência da distância!
Daí nasceu a ideia: se você aproximar dois átomos de hélio, uma frágil ligação de van der Waals surgirá entre eles. Isso, de fato, foi realizado em meados da década de 1990, embora exigisse um esforço considerável. A energia de tal ligação é de apenas 1 mK, e a molécula de He₂ foi detectada em pequenas quantidades em jatos de hélio super-resfriados.
Ao mesmo tempo, as propriedades da molécula de He₂ são, em muitos aspectos, únicas e incomuns. Assim, por exemplo, seu tamanho é... cerca de 5 nm! Para comparação, o tamanho de uma molécula de água é de cerca de 0,1 nm. Ao mesmo tempo, a energia potencial mínima da molécula de hélio cai em uma distância muito menor - cerca de 0,2 nm - porém, na maioria das vezes - cerca de 80% - os átomos de hélio na molécula passam no modo de tunelamento, ou seja, em a região onde eles estão localizados dentro da estrutura da mecânica clássica não poderia.
É assim que uma molécula de hélio se parece.A distância média entre os átomos excede em muito o seu tamanho.
© Institut für Kernphysik, J. W. Goethe Universität
O próximo maior átomo depois do hélio é o lítio, portanto, após obter a molécula de hélio, tornou-se natural estudar a possibilidade de fixar a conexão entre o hélio e o lítio. Em 2013, os cientistas finalmente conseguiram fazer exatamente isso. A molécula de lítio-hélio LiHe tem uma energia de ligação mais alta que o hélio-hélio - 34 ± 36 mK, e a distância entre os átomos, pelo contrário, é menor - cerca de 2,9 nm. No entanto, mesmo nesta molécula, os átomos na maioria das vezes estão nos estados classicamente proibidos sob a barreira de energia. Curiosamente, o poço potencial para a molécula de LiHe é tão pequeno que pode existir em apenas um estado de energia vibracional, que na verdade é uma divisão dupla devido ao spin do átomo de ⁷Li. Sua constante de rotação é tão grande (cerca de 40 mK) que a excitação do espectro rotacional leva à destruição da molécula.
Potenciais das moléculas em discussão (curvas sólidas) e o módulo quadrado das funções de onda dos átomos nelas (curvas tracejadas). Os pontos também são marcados PM - mínimo potencial, OTP - ponto de virada externo para o nível de energia mais baixo, MIS - distância média ponderada entre átomos.© Brett Esry/Kansas State University
Até agora, os resultados obtidos são interessantes apenas do ponto de vista fundamental. No entanto, eles já são de interesse para áreas afins da ciência. Assim, aglomerados de hélio de muitas partículas podem se tornar uma ferramenta para estudar os efeitos do atraso no vácuo de Casimir. O estudo da interação hélio-hélio também é importante para a química quântica, que poderá testar seus modelos neste sistema. E, é claro, não há dúvida de que os cientistas apresentarão outras aplicações interessantes e importantes para objetos tão extravagantes como as moléculas de He₂ e LiHe.
Os cientistas conseguiram obter e registrar a molécula de lítio-hélio LiHe. É uma das moléculas mais frágeis conhecidas. E seu tamanho é mais de dez vezes maior que o tamanho das moléculas de água.
Como se sabe, átomos e moléculas neutros podem formar ligações mais ou menos estáveis entre si de três maneiras. Primeiro, com a ajuda de ligações covalentes, quando dois átomos compartilham um ou mais pares de elétrons comuns. As ligações covalentes são as mais fortes das três. A energia característica de sua ruptura é geralmente igual a vários elétron-volts.
Ligações de hidrogênio covalentes significativamente mais fracas. Esta é a atração que ocorre entre um átomo de hidrogênio ligado e um átomo eletronegativo de outra molécula (geralmente esse átomo é oxigênio ou nitrogênio, menos frequentemente flúor). Apesar do fato de que a energia das ligações de hidrogênio é centenas de vezes menor que as ligações covalentes, são elas que determinam em grande parte as propriedades físicas da água e também desempenham um papel crucial no mundo orgânico.
Finalmente, a mais fraca é a chamada interação de van der Waals. Às vezes também é chamado de disperso. Ela surge como resultado da interação dipolo-dipolo de dois átomos ou moléculas. Nesse caso, os dipolos podem ser inerentes às moléculas (por exemplo, a água tem um momento de dipolo) ou ser induzidos como resultado da interação.
A energia característica da ligação de van der Waals é a unidade de kelvin (o elétron-volt mencionado acima corresponde a cerca de 10.000 kelvin). O mais fraco dos van der Waals é o acoplamento entre dois dipolos induzidos. Se houver dois átomos não polares, então, como resultado do movimento térmico, cada um deles tem um certo momento de dipolo oscilante aleatoriamente (a camada do elétron, por assim dizer, treme levemente em relação ao núcleo). Esses momentos, interagindo uns com os outros, como resultado têm predominantemente tais orientações que dois átomos começam a se atrair.
O mais inerte de todos os átomos é o hélio. Não entra em ligações covalentes com nenhum outro átomo. Ao mesmo tempo, o valor de sua polarizabilidade é muito pequeno, ou seja, é difícil formar ligações dispersas. Há, no entanto, uma circunstância importante. Os elétrons em um átomo de hélio são tão fortemente ligados pelo núcleo que podem ser trazidos muito próximos de outros átomos sem medo de forças repulsivas - até uma distância da ordem do raio desse átomo. As forças dispersas crescem muito rapidamente com a diminuição da distância entre os átomos - inversamente proporcional à sexta potência da distância!
Daí nasceu a ideia: se você aproximar dois átomos de hélio, uma frágil ligação de van der Waals surgirá entre eles. Isso, de fato, foi realizado em meados da década de 1990, embora exigisse um esforço considerável. A energia de tal ligação é de apenas 1 mK, e a molécula de He2 foi detectada em pequenas quantidades em jatos de hélio super-resfriados.
Ao mesmo tempo, as propriedades da molécula He2 são, em muitos aspectos, únicas e incomuns. Assim, por exemplo, seu tamanho é... cerca de 5 nm! Para comparação, o tamanho de uma molécula de água é de cerca de 0,1 nm. Ao mesmo tempo, a energia potencial mínima da molécula de hélio cai em uma distância muito menor - cerca de 0,2 nm - porém, na maioria das vezes - cerca de 80% - os átomos de hélio na molécula passam no modo de tunelamento, ou seja, em a região onde eles estão localizados dentro da estrutura da mecânica clássica não poderia.
O próximo maior átomo depois do hélio é o lítio, portanto, após obter a molécula de hélio, tornou-se natural estudar a possibilidade de fixar a conexão entre o hélio e o lítio. E agora, finalmente, os cientistas conseguiram fazer isso. A molécula de lítio-hélio LiHe tem uma energia de ligação mais alta que o hélio-hélio - 34 ± 36 mK, e a distância entre os átomos, pelo contrário, é menor - cerca de 2,9 nm. No entanto, mesmo nesta molécula, os átomos na maioria das vezes estão nos estados classicamente proibidos sob a barreira de energia. Curiosamente, o poço potencial para a molécula de LiHe é tão pequeno que pode existir em apenas um estado de energia vibracional, que na verdade é uma divisão dupla devido ao spin do átomo de 7Li. Sua constante de rotação é tão grande (cerca de 40 mK) que a excitação do espectro rotacional leva à destruição da molécula.
Brett Esry/Kansas State University
Até agora, os resultados obtidos são interessantes apenas do ponto de vista fundamental. No entanto, eles já são de interesse para áreas afins da ciência. Assim, aglomerados de hélio de muitas partículas podem se tornar uma ferramenta para estudar os efeitos do atraso no vácuo de Casimir. O estudo da interação hélio-hélio também é importante para a química quântica, que poderá testar seus modelos neste sistema. E, claro, não há dúvida de que os cientistas apresentarão outras aplicações interessantes e importantes para objetos tão extravagantes como as moléculas de He2 e LiHe.
Você já deve ter ouvido a frase "você é feito de poeira estelar" - e é verdade. Muitas das partículas que compõem seu corpo e o mundo ao seu redor foram formadas dentro de estrelas bilhões de anos atrás. Mas existem alguns materiais que se formaram logo no início, após o nascimento do Universo.
Alguns astrônomos acreditam que eles apareceram apenas alguns minutos após o Big Bang. Os elementos mais abundantes no universo são o hidrogênio e o hélio, com uma quantidade muito pequena do lítio químico.
Os astrônomos podem determinar com pouca precisão a quantidade de lítio no início do Universo. Para fazer isso, você precisa explorar as estrelas mais antigas. Mas os resultados obtidos não coincidem - em estrelas antigas acabou sendo 3 vezes menos lítio do que o esperado! A razão para este mistério ainda é desconhecida.
Vamos olhar mais de perto...
Estritamente falando, no nível atual de nossas observações, não deve haver erro: há muito pouco lítio. A situação sugere claramente uma nova física, um processo desconhecido para nós que ocorreu imediatamente após o Big Bang.
O estudo mais recente sobre este tópico tocou nas regiões menos alteradas desde o Big Bang - as atmosferas de estrelas antigas localizadas na periferia da Via Láctea. Por serem isolados do núcleo, onde o lítio pode ser produzido, a probabilidade de contaminação tardia afetar os resultados deve ser extremamente pequena. Suas atmosferas contêm apenas cerca de um terço do nível previsto pelas simulações para o lítio-7. As razões? Uma explicação oferecida é que ele se afogou. O lítio da atmosfera das estrelas simplesmente começou a afundar na matéria das estrelas, atingindo gradualmente suas profundezas. Portanto, não é visível em suas atmosferas.
Christopher Hawk, da Universidade de Notre Dame (Indiana, EUA) e colegas se comprometeram a verificar os resultados com base em dados da Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite da Via Láctea. E para livrar os dados do efeito do “lítio em queda” e outras influências de processos estelares locais, os pesquisadores analisaram o conteúdo do gás interestelar nesta galáxia anã, sugerindo que ele deveria se orgulhar de seu lítio: ele simplesmente tem nada para se afogar aqui.
Usando observações do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, os astrônomos encontraram tanto lítio quanto o modelo do Big Bang previa, conforme relatado na revista Nature. Mas isso, infelizmente, não ajudou muito na resolução do problema. O fato é que o lítio é constantemente formado no Universo no curso de processos naturais, e as explosões de supernovas o distribuem uniformemente por toda a Metagaláxia, como todos os outros elementos produzidos nas profundezas. Novos resultados, de acordo com Christopher Hawke, apenas exacerbaram o mistério do lítio: “Podemos falar sobre uma solução para esse problema apenas se não houver mudança na quantidade de lítio disponível desde o Big Bang”. E isso é apenas na escala da Pequena Nuvem de Magalhães!
Mais importante ainda, é muito difícil imaginar que por cerca de 12 a 13 bilhões de anos de fusão termonuclear, que criou os elementos muito pesados que tornam a vida na Terra possível, o lítio não foi produzido por algum motivo. Pelo menos nossa compreensão atual da nucleossíntese termonuclear não nos permite apresentar tal hipótese.
Pior ainda, novos trabalhos de Miguel Pato da Universidade Técnica de Munique (Alemanha) e Fabio Iocco da Universidade de Estocolmo (Suécia) mostraram que não apenas buracos negros supermassivos nos núcleos de galáxias, mas também os mais comuns (e mais numerosos) buracos negros de origem estelar devem gerar lítio em seus discos de acreção, e de forma bastante intensiva.
Agora acontece que quase todo microquasar (simplesmente o sistema BH - um disco de acreção) deve criar lítio. Mas, teoricamente, deve haver muito mais do que SMBH, observa Miguel Pato.
Em suma, ainda não há clareza sobre essa questão. Christopher Hawke, por exemplo, sugere que imediatamente após o Big Bang, algumas reações exóticas do ponto de vista físico poderiam ocorrer no Universo, nas quais participaram partículas de matéria escura, que suprimiram a formação de lítio. Isso poderia explicar por que há mais lítio na Pequena Nuvem de Magalhães do que em nossa Galáxia: galáxias anãs, que incluem o MMO, deveriam ter sido menos ativas em atrair matéria escura no início do Universo. Isso significa que essas reações hipotéticas tiveram menos efeito sobre a concentração de lítio nelas. O Sr. Hawk pretende testar esta ideia com a ajuda de um estudo mais aprofundado da Pequena Nuvem de Magalhães...
Até agora, só podíamos procurar lítio nas estrelas mais próximas da nossa Galáxia. E assim um grupo de astrônomos foi capaz de determinar o nível de conteúdo de lítio em um aglomerado estelar fora da nossa Galáxia.
O aglomerado estelar Messier 54 tem um segredo - não pertence à Via Láctea e faz parte de uma galáxia satélite - uma galáxia anã elíptica em Sagitário. Esta localização do aglomerado permitiu aos cientistas verificar se a abundância de lítio nas estrelas fora da Via Láctea também é baixa.
Nas proximidades da Via Láctea, existem mais de 150 aglomerados globulares de estrelas, que consistem em centenas de milhares de estrelas antigas. Um desses aglomerados, juntamente com outros na constelação de Sagitário, foi descoberto no final do século 18 pelo caçador de cometas francês Charles Messier, e leva seu nome Messier 54.
Por mais de dois séculos, os cientistas acreditaram erroneamente que M54 é o mesmo aglomerado que todos os outros da Via Láctea, mas em 1994 foi descoberto que esse aglomerado de estrelas pertence a outra galáxia - a galáxia anã elíptica em Sagitário. O objeto também foi encontrado a 90.000 anos-luz da Terra, mais de três vezes a distância entre o Sol e o centro da galáxia.
No momento, os astrônomos estão monitorando o M54 com o VLT Survey, tentando resolver uma das questões mais intrigantes da astronomia moderna sobre a presença de lítio nas estrelas.
Nesta imagem você pode ver não apenas o aglomerado em si, mas também um primeiro plano muito denso, composto pelas estrelas da Via Láctea. Foto do ESO.
Anteriormente, os astrônomos só conseguiam determinar a abundância de lítio nas estrelas da Via Láctea. No entanto, uma equipe de pesquisa liderada por Alessio Mucciarelli, da Universidade de Bolonha, usou o VLT Survey para medir a abundância de lítio no aglomerado estelar extragaláctico M54. O estudo mostrou que a quantidade de lítio nas estrelas antigas M54 não difere das estrelas da Via Láctea. Portanto, onde quer que o lítio desapareça, a Via Láctea não tem absolutamente nada a ver com isso.
lítio metálico
O lítio é o metal mais leve, 5 vezes mais leve que o alumínio. O lítio recebeu esse nome porque foi encontrado em "pedras" (grego λίθος - pedra). O nome foi sugerido por Berzelius. É um dos três elementos (além de hidrogênio e hélio) que se formaram durante a era da nucleossíntese primordial após o Big Bang, antes mesmo do nascimento das estrelas. Desde então, sua concentração no universo permaneceu praticamente inalterada.
O lítio pode ser justamente chamado de elemento mais importante da civilização moderna e do desenvolvimento tecnológico. No passado e no século retrasado, os indicadores da produção dos mais importantes ácidos e metais, portadores de água e energia foram os critérios para o desenvolvimento do poder industrial e econômico dos estados. No século 21, o lítio entrou firme e permanentemente na lista de tais indicadores. Hoje, o lítio é de excepcional importância econômica e estratégica em países industrializados avançados.
Ao estudar a nova estrela Nova Delphini 2013 (V339 Del), os astrônomos puderam descobrir o precursor químico do lítio, fazendo assim as primeiras observações diretas dos processos de formação do terceiro elemento da tabela periódica - que antes se supunha apenas teoricamente.
"Até agora, os cientistas não tinham evidências diretas da formação de lítio em novas estrelas, mas depois de realizar nosso estudo, podemos confirmar que tais processos estão ocorrendo", disse o principal autor do novo trabalho científico, Akito Taitsu, do Observatório Nacional. do Japão.
Explosões de novas estrelas ocorrem quando, em um sistema estelar binário próximo, a matéria flui de uma de suas estrelas constituintes para a superfície de uma estrela companheira - uma anã branca. Uma reação termonuclear descontrolada causa um pico acentuado na luminosidade de uma estrela, que, por sua vez, leva à formação de elementos mais pesados que o hidrogênio e o hélio, presentes em quantidades significativas na maioria das estrelas do universo.
Um dos elementos químicos formados como resultado de tal explosão é o difundido isótopo de lítio Li-7. Enquanto a maioria dos elementos químicos pesados são formados nos núcleos das estrelas e nas explosões de supernovas, o Li-7 é um elemento muito frágil para suportar as altas temperaturas mantidas na maioria dos núcleos estelares.
Parte do lítio presente no universo foi formado como resultado do Big Bang. Além disso, algumas quantidades de lítio podem ser formadas como resultado da interação de raios cósmicos com estrelas e matéria interestelar. No entanto, esses processos não explicam as quantidades excessivas de lítio presentes no universo hoje.
Na década de 1950 cientistas sugeriram que o lítio no Universo pode ser formado a partir do isótopo de berílio Be-7, que se forma perto da superfície das estrelas e pode ser transferido para o espaço sideral, onde o efeito de altas temperaturas no material é reduzido, e o recém-nascido lítio formado permanece em um estado estável. No entanto, até agora, as observações da Terra de lítio formado perto da superfície de uma estrela têm sido uma tarefa bastante difícil.
Taitsu e sua equipe usaram o Telescópio Subaru no Havaí para suas observações. Durante o período de observação, a equipe registrou claramente como o nuclídeo Be-7, que tem meia-vida de 53 dias, se transformou em Li-7.
