Quando as maiores estrelas do Universo esgotam seu combustível, elas passam por uma explosão espetacular conhecida como supernova. Durante esse processo, elas colapsam, deixando para trás uma estrela de nêutrons, um buraco negro ou simplesmente se vaporizam completamente.

Compreender o que ocorre no interior dessa explosão é uma tarefa desafiadora, especialmente no caso das supernovas exóticas, que são eventos estelares extremamente raros e brilhantes.

Para aprofundar nosso entendimento sobre a dinâmica dessas supernovas pouco comuns, os astrônomos estão recorrendo a supercomputadores poderosos para simular o processo. Após anos de pesquisa e milhões de horas em supercomputadores, concluiu-se a 1ª simulação 3D em HD de supernova exótica.

A equipe internacional liderada por Ke-Jung Chen, do Instituto de Astronomia e Astrofísica da Academia Sinica (ASIAA) em Taiwan, utilizou os supercomputadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e do Observatório Astronômico Nacional do Japão para realizar esse feito notável. As descobertas resultantes foram publicadas no renomado The Astrophysical Journal.

As supernovas são explosões poderosas e luminosas que marcam o fim da jornada das estrelas massivas, e os astrônomos já possuem um conhecimento relativamente sólido sobre esses eventos.

Por exemplo, no caso da maioria das supernovas, conhecemos bem o brilho intrínseco e conseguimos criar modelos de computador que descrevem o que ocorre durante a explosão.

No entanto, observações recentes de supernovas em larga escala revelaram tipos raros de explosões cósmicas. Algumas delas são dezenas a centenas de vezes mais brilhantes do que as supernovas comuns e têm durações extremamente longas. Esses eventos extraordinários, chamados de supernovas exóticas, desafiam e revolucionam nosso entendimento prévio da física envolvida nas supernovas.

As supernovas superluminosas, por exemplo, são cerca de 100 vezes mais brilhantes do que as supernovas normais, que geralmente mantêm seu brilho por algumas semanas a alguns meses apenas.

Por outro lado, as supernovas eternamente luminosas conseguem manter sua luminosidade por vários anos, e algumas supernovas exóticas apresentam variações de brilho irregulares e intermitentes.

Acredita-se que as supernovas exóticas sejam originadas por estrelas com massas que variam de 80 a 140 vezes a massa do Sol. Os cientistas acreditam que estudar mais profundamente essas supernovas raras pode ser fundamental para compreender a evolução das estrelas mais massivas do universo.

No entanto, modelar o que acontece durante essas explosões gigantescas é um desafio considerável. No novo artigo, Ke-Jung Chen e sua equipe destacam que os modelos existentes até agora se limitaram principalmente a simulações unidimensionais.

Utilizando simulações de supercomputadores de última geração e gastando milhões de horas de poder computacional, os pesquisadores conseguiram modelar como as turbulências dentro da explosão de uma supernova exótica afetam tanto o brilho quanto a estrutura da própria explosão supernova como um todo.

“A turbulência desempenha um papel fundamental no processo de explosão de uma supernova, resultante do movimento irregular de fluidos, levando a uma dinâmica complexa”, escreveu a equipe.

“Essas estruturas turbulentas misturam e distorcem a matéria, influenciando a liberação e a transferência de energia, afetando assim o brilho e a aparência da supernova.”

A equipe enfatiza a necessidade de conduzir pesquisas adicionais para aprofundar nosso entendimento das supernovas exóticas, sobretudo devido à expectativa de que os próximos projetos de pesquisa sobre supernovas provavelmente identificarão um número maior desses fenômenos.

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Estima-se que o Telescópio Vera Rubin, localizado no Chile, irá identificar entre três a quatro milhões de supernovas ao longo de sua pesquisa de dez anos, que abrange uma vasta gama de distâncias. Além disso, missões de observação em infravermelho próximo de amplo alcance, como o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman e o Euclid, irão revelar um maior número desses eventos.

Aprofundar nosso conhecimento sobre essas supernovas, por meio de simulações e modelos computacionais, desempenhará um papel fundamental no aumento da nossa compreensão sobre o processo de morte das estrelas mais massivas do universo.

Eles publicaram suas descobertas no The Astrophysical Journal.