Um modelo para explosões de supernova proposto pela primeira vez na década de 1980 recebeu forte apoio da observação por astrofísicos RIKEN de plumas ricas em titânio emanando de um remanescente de tal explosão.
Algumas explosões de supernovas são as agonias de estrelas que são pelo menos oito vezes mais massivas que o nosso sol. Eles são um dos eventos mais cataclísmicos do Universo, liberando em poucos segundos tanta energia quanto o Sol vai gerar em 10 bilhões de anos.
Em contraste, os neutrinos estão entre os membros mais etéreos do zoológico de partículas elementares – eles são pelo menos 5 milhões de vezes mais leves do que um elétron e cerca de 10 quatrilhões deles voam pelo seu corpo a cada segundo sem interagir com ele.
É difícil conceber que pudesse haver qualquer conexão entre supernovas e neutrinos, mas um modelo avançado na década de 1980 propôs que as supernovas não ocorreriam se não fosse pelo aquecimento fornecido pelos neutrinos.
Este tipo de supernova começa quando o núcleo de uma estrela massiva colapsa em uma estrela de nêutrons – uma estrela incrivelmente densa com aproximadamente 20 quilômetros de diâmetro. O restante da estrela colapsa sob a gravidade, atinge a estrela de nêutrons e ricocheteia nela, criando uma onda de choque.
No entanto, muitos modelos de supernova prevêem que esta onda de choque irá desaparecer antes que possa escapar da gravidade da estrela. A contabilização do aquecimento gerado pelos neutrinos ejetados da estrela de nêutrons poderia fornecer a energia necessária para sustentar as ondas de choque e, portanto, a explosão da supernova.
Agora, Shigehiro Nagataki do Laboratório de Big Bang Astrofísico RIKEN, Toshiki Sato, que estava no Centro RIKEN Nishina para Ciência Baseada em Aceleradores no momento do estudo, e colegas de trabalho encontraram fortes evidências de apoio a este modelo detectando titânio e cromo em plumas ricas em ferro de um remanescente de supernova.
O modelo de supernova impulsionado por neutrino prevê que neutrinos presos irão gerar plumas de material de alta entropia, levando a bolhas em restos de supernova ricos em metais como titânio e cromo. Isso é exatamente o que Nagataki e sua equipe viram em sua análise espectral baseada em dados observacionais do Observatório de raios-X Chandra em Cassiopeia A (Fig. 1), um remanescente de supernova de cerca de 350 anos atrás. Essa observação é, portanto, uma forte confirmação de que os neutrinos desempenham um papel na condução das explosões de supernovas.
“As composições químicas que medimos sugerem fortemente que esses materiais foram impulsionados por ventos impulsionados por neutrinos da superfície da estrela de nêutrons”, diz Nagataki. “Assim, as bolhas que encontramos foram transportadas do coração da supernova para a borda externa do remanescente da supernova.”
A equipe de Nagataki agora pretende realizar simulações numéricas usando supercomputadores para modelar o processo com mais detalhes. “Nossa descoberta fornece um forte impulso para revisitar a teoria das explosões de supernovas”, acrescenta Nagataki.
Publicado em 29/07/2021 18h30
Artigo original:
Estudo original: