Como fazer uma hipernova

As hipernovas são as explosões de supernova mais poderosas do universo, 10 a até 100 vezes mais brilhantes que uma supernova típica. Isso é energia suficiente para destruir completamente nosso sol 100.000 vezes ou energia suficiente para suprir o atual consumo total de energia do mundo pelos próximos bilhões, bilhões, bilhões de anos.

Mas, embora as hipernovas sejam indubitavelmente ferozes, elas também são incrivelmente raras e só vimos algumas dezenas de exemplos em pesquisas sobre o cosmos concluídas nas últimas décadas. Há tão poucos que os astrônomos têm dificuldade em classificá-los, às vezes chamando-os de hipnovas, às vezes supernovas superluminosas e às vezes se referindo a elas como várias subclassificações da supernova regular. Com tão pouca informação, os cientistas até lutam para entender como se formam e o que os torna tão poderosos.

Aqui estão algumas maneiras pelas quais os cientistas pensam que essas explosões brilhantes e ferozes podem se formar:

Quando estrelas massivas morrem, elas saem com um estrondo sério. Nos últimos minutos de suas vidas, eles formam um núcleo de ferro e níquel densos. Ao contrário dos elementos mais leves, a fusão do ferro consome energia, em vez de liberá-la. Sem energia para suportar o peso esmagador da atmosfera da estrela, ocorre um colapso catastrófico.

Mas nos últimos momentos da estrela, seu núcleo esmagado se converte em uma bola de nêutrons quase puros, que interrompem brevemente sua queda, provocando um grande salto seguido de uma explosão espetacular – uma supernova.

Às vezes, esse núcleo remanescente sobrevive, fazendo a transição para uma aposentadoria tranquila de eras como estrela de nêutrons. Mas, às vezes, quando a estrela tem 40 vezes a massa do sol ou mais, essa densa bola de nêutrons fica desamparada contra a esmagadora queda da gravidade e nem sequer tem a chance. Outras vezes, para estrelas menores, quando as condições são perfeitas, há material suficiente e ele cai de novo na estrela recém-nascida de nêutrons após a explosão inicial.

Em qualquer um dos casos, a estrela de nêutrons se dobra sobre si mesma, sem nada capaz de impedir a gravidade de fazer o que faz de melhor: diminuir as coisas. E, neste caso, a fonte definitiva de gravidade imparável se estabelece: nasce um buraco negro.

Se essa estrela estivesse girando rapidamente, toneladas e toneladas incontáveis de material girando e fluindo para o buraco negro emergente provocariam um frenesi de forças de eletricidade e magnetismo, criando as condições certas para lançar jatos de material, explodindo para longe do buraco negro. quase a velocidade da luz. Esses jatos colidiriam com qualquer ejeta pontilhado da explosão inicial, reacendendo-o em uma explosão de fogo e talvez formando algumas das hipernovas que vemos em nossos céus.

Puxando o tapete

Embora o modelo “colapsar” seja capaz de explicar algum comportamento da hipernova, ele não pode explicar tudo. Outra fonte potencial dessas tremendas explosões pode vir dos corações das próprias estrelas.

Dentro dos núcleos de estrelas gigantes, os elementos se fundem para liberar energia na forma de radiação. Essa radiação empurra o gás circundante, sustentando-o do colapso gravitacional. Tudo está bem e elegante, e pode manter a estrela por milhões ou até bilhões de anos.

Mas você sabe como combinar um elétron com sua antipartícula, chamada pósitron, e liberar um monte de energia pura? Essa energia vem na forma de um raio gama, um pouco de radiação de alta energia.

Bem, esse processo pode realmente acontecer com a mesma facilidade ao contrário: se você tem um raio gama de alta energia, pode um dia decidir se transformar espontaneamente em um par de partículas, um elétron e um pósitron.

Assim, no furioso inferno no centro de uma estrela, essa “produção em pares” acontece o tempo todo. E os elétrons e pósitrons rapidamente se encontram, tornando-se radiação novamente e permitindo que a estrela se sustente. Mas se o ciclo ficar desequilibrado, mesmo que um pouquinho, muitos pares de partículas podem se formar. Se isso acontecer, na janela ultra-breve antes que as partículas se tornem raios gama novamente, a estrela poderá perder seu apoio.

Em menos de um batimento cardíaco, o tapete é puxado para baixo da estrela, e toda a blusão (uma estrela dezenas de vezes mais massiva que o sol) cai sobre si mesma no naufrágio acelerado de uma explosão de supernova, liberando muito mais energia do que normalmente faria, resultando em uma hipernova.

Fratricida

Às vezes, as estrelas morrem sozinhas, como vimos acima. Mas às vezes as estrelas morrem com um amigo assistindo, e as coisas podem ficar muito feias, muito rapidamente.

Às vezes, uma estrela em um par explode e deixa para trás uma estrela de nêutrons. Então seu irmão estelar também chutará o balde, detonando em sua própria chama de glória.

Se as condições forem adequadas, a estrela em explosão pode despejar material suficiente em sua vizinha estrela de nêutrons para desencadear uma reação nuclear descontrolada. Esse é o mesmo processo que acende as supernovas do tipo 1a, apenas ampliadas.

Em outras palavras, uma hipernova.

Os astrônomos não têm certeza de qual mecanismo é o mais comum, mas, por mais que a natureza crie esses monstros, ela quer dizer negócios.

Publicado em 16/07/2020 08h24

Artigo original:

• https://www.space.com/how-to-make-a-hypernova-explosion.html

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