Estrelas de nêutrons.

Uma supernova é um dos mais intensos e violentos fenômenos do espaço. Agora, uma equipe de pesquisadores do Instituto Max Planck de Astrofísica estudou a formação de estrelas de nêutrons, que são resultado das supernovas – o colapso de estrelas muito massivas. Através do uso de sofisticadas simulações computacionais, a equipe foi capaz de criar modelos tridimensionais que mostram os efeitos físicos – movimentos intensos e violentos que ocorrem quando a matéria estelar é atraída para dentro. Veja logo abaixo um incrível vídeo simulando a explosão de uma supernova.

Estrela-de-nêutrons1

Como sabemos, as estrelas que têm de oito a dez vezes a massa do Sol estão destinadas a acabar suas vidas em uma enorme explosão. Esses eventos cataclísmicos estão entre os eventos mais brilhantes e mais poderosos do universo, e podem ofuscar uma galáxia inteira quando ocorrem. É este mesmo processo que cria os elementos essenciais para a vida e os espalham pelo universo – e é também o processo responsável pela formação de bizarros objetos conhecidos como estrelas de nêutrons.

Estrelas de nêutrons são um enigma. Esses remanescentes estelares altamente compactos contém até 1,5 vezes a massa do Sol, emas estão compactados em apenas alguns quilômetros de diâmetro, o que as torna extremamente densas. Tão densas que nem mesmo os átomos podem existir. Em vez disso, os prótons e elétrons se fundem para criar nêutrons.

Esta compactação ocorre quando o núcleo estelar implode a partir da intensa gravidade de sua própria massa… e leva apenas uma fração de segundo. Nada pode pará-lo? Sim. Ele tem um limite. O colapso cessa quando a densidade do núcleo atômico é excedida, o que é equivalente a cerca de 300 milhões de toneladas compactadas em algo do tamanho de um cubo de açúcar. Em outras palavras, um cubo de açúcar em uma estrela de nêutrons pesaria centenas de milhões de toneladas. Somente os buracos negros são mais densos do que as estrelas de nêutrons.

Simulação da explosão de uma supernova

Estudar estrelas de nêutrons abre uma nova dimensão de perguntas que os cientistas estão ansiosos para responder. Eles querem saber o que provoca as perturbações estelares e como a implosão do núcleo estelar pode reverter uma explosão. No momento, eles acreditam que os neutrinos podem ser um fator crítico. Essas minúsculas partículas elementares são criados e liberadas em números monumentais durante uma supernova e podem muito bem atuar como elementos de aquecimento que inflamam a explosão. De acordo com os pesquisadores, os neutrinos podeam transmitir energia para o gás estelar, fazendo com que uma enorme pressão seja criada. A partir daí, uma onda de choque é criada e conforme ela acelera, pode perturbar a estrela e causar uma supernova.

Tão plausível como possa parecer, os astrônomos não têm certeza se esta teoria pode estar certa ou não. Como os processos de uma supernova não podem ser recriados em laboratório e não somos capazes de ver diretamente o interior de uma supernova, temos que confiar em simulações computadorizadas.  Agora, os pesquisadores foram capazes de recriar um evento de supernova com equações matemáticas complexas que reproduzem os movimentos do gás estelar e as propriedades físicas que acontecem no momento crítico do colapso do núcleo da estrela. Este tipo de cálculo requer a utilização de alguns dos supercomputadores mais poderosos do mundo.

Com o apoio da Rechenzentrum Garching (RZG), os cientistas foram capazes de criar um programa de computador singularmente eficiente e rápido. Eles também tiveram acesso aos mais poderosos supercomputadores do planeta. “Tivemos que contar com 16 mil núcleos de processador de modo paralelo, e mesmo assim o processamento dos cálculos durou 4,5 meses.” disse o estudante de doutorado Florian Hanke, que fez parte da equipe que realizou as simulações.Estrela-de-nêutrons-2

Com vários bilhões de bytes de informação, levou algum tempo antes de os investigadores poderem compreender plenamente as implicações de seu modelo. No entanto, o que eles viram os surpreendeu. O gás estelar se comportou de modo muito parecido com a convecção comum, com os neutrinos conduzindo o processo de aquecimento. E isso não é tudo … Eles também descobriram fortes movimentos que mudam temporariamente para movimentos de rotação.

De acordo com o comunicado de imprensa, “Esse termo expressa o fato de que a esfericidade inicial da onda de choque da supernova é quebrada espontaneamente”.

O processo pode ser demonstrado de maneiras menos técnicas, eliminando os efeitos importantes do aquecimento conduzido pelos neutrinos – uma razão que fez com que muitos astrofísicos duvidassem que o colapso estrelas pode passar por este tipo de instabilidade. No entanto, os novos modelos são capazes de demonstrar que essa instabilidade é um fator crítico.

Agora, os astrofísicos vão aprofundar o seu conhecimento através da realização de mais e mais simulações para revelar como instabilidade e aquecimento dos neutrino reagem juntos. Talvez um dia eles serão capazes de mostrar essa relação para ser o gatilho que desencadeia uma explosão de supernova e concebe uma estrela de nêutrons.

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