A explosão de supernovas cria elementos pesados, um grande número de estrelas, planetas e, finalmente, vida. Essas explosões brutais são a base de tudo o que vemos no Universo, mas, para um fenômeno tão fundamental, sabemos muito pouco sobre como e por que elas explodem.
Em um novo estudo conduzido por uma equipe internacional de astrofísicos, foi realizada uma complexa modelagem computacional, com o objetivo de recriar os processos que ocorrem dentro da supernova. Como esperado, a dinâmica dentro da estrela em colapso é muito complexa, mas esse modelo faz com que os cientistas entendam o que acontece com uma supernova durante uma explosão.
Em 1987, uma supernova (1987A) explodiu na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia anã vizinha a 168.000 anos-luz de nós. Este evento causou alguma confusão na comunidade astronômica. Como muitos fenômenos cósmicos, o que ele viu não correspondia exatamente às expectativas teóricas. Ao estudar a nuvem em expansão de detritos de supernova, os astrônomos notaram que o material, recentemente ejetado pela explosão, começou a se misturar com o material que produziu a estrela, que foi ejetada algum tempo antes. Essa confusão foi inesperada, então o modelo teórico precisava ser revisado. O modelo existente assume uma estrutura concêntrica, na forma de uma casca, de elementos diferenciados dentro da estrela, que está prestes a se tornar uma supernova. Quando uma estrela massiva entra em colapso sob a ação da contração gravitacional (depois de exaurir seu combustível termonuclear no núcleo), uma enorme quantidade de neutrinos é gerada, que rapidamente retira energia do interior da estrela. Este efeito de compressão rápida, acelera o aquecimento.
"Isso faz com que aqueça e queime o combustível mais rápido, o que, por sua vez, leva à criação de ainda mais neutrinos e o processo fica fora de controle", diz o astrofísico W. David Arnett, da Universidade do Arizona.
Na tentativa de entender esse processo, os astrofísicos recorreram à ajuda de supercomputadores. Muitas vezes, devido a restrições técnicas, os pesquisadores criam um modelo unidimensional ou bidimensional e só podem fazer suposições sobre o que acontecerá no modelo tridimensional. Enquanto, o processo real ocorre dentro das camadas de supernova.
Arnett, trabalhando com Casey Mikin e Nathan Smith, da Universidade Estadual do Arizona, e Maxim Wiallet, do Instituto Max-Planck de Astrofísica, Alemanha, desenvolveram um modelo tridimensional completo de supernova. "Ainda temos círculos concêntricos, com os elementos mais pesados no meio e os elementos mais leves no topo. Mas isso acontece até que alguém misture tudo ao redor", disse Arnett. "Quando nos aproximamos da explosão, conseguimos correntes que misturam o material, fazendo com que a estrela cuspa o material até que tenhamos uma explosão."
Fotografias modelo ilustrando a combustão de oxigênio em um envelope de supernova em camadas
"O que vemos nos remanescentes de supernovas é a ejeção de material estelar antes da explosão, misturada com material ejetado diretamente durante a explosão. Outros modelos não podem explicar isso", disse ele.
Com a ajuda de telescópios, como o Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) e a Palomar Supernova Factory, observando as estrelas que estão se tornando instáveis, mais fatos sobre a morte da estrela se tornam disponíveis para nós.
