Simulações Mostram Como As Diferentes Explosões de Supernovas Moldam Suas Remanescentes

Os astrônomos estão agora numa melhor posição para interpretar as observações de remanescentes de supernovas graças a simulações computacionais desses eventos cataclísmicos.

Quando certos tipos de estrelas morrem, elas terminam a sua vida numa poderosa explosão conhecida como supernova. Um dos tipos mais comuns de supernovas são as do Tipo Ia, esse tipo começa com uma anã branca densa que queimou seu combustível de hidrogênio. A matéria fluindo de uma estrela companheira pode dar início uma reação de fusão nuclear na anã branca, disparando uma explosão massiva que cria muitos dos elementos pesados do universo. Esses elementos são lançados para fora numa nuvem luminosa conhecida como remanescente, que carrega consigo marcas da explosão.

Os pesquisadores agora desenvolveram simulações computacionais tridimensionais que recriam as explosões de supernovas. Essas simulações envolvem duas etapas principais: a primeira etapa modela a explosão de supernova propriamente dita, enquanto que a segunda etapa usa isso como entrada para modelar a remanescente de supernova. O objetivo é explorar como que diferentes condições de explosões produzem remanescentes com formas características e composições similares àquelas que são observadas na nossa galáxia.

As últimas simulações dos pesquisadores focaram em dois aspectos das supernovas: como a explosão se inicia dentro de uma anã branca e como a combustão acaba arrebentando a estrela. A ignição pode começar apenas em alguns lugares dentro da anã branca, ou pode ser disparada em muitos pontos de forma simultânea. Enquanto isso, a combustão pode ser uma deflagração, um tipo de incêndio turbulento que se move de forma mais lenta do que a velocidade do som local, ou pode envolver uma deflagração seguida por uma detonação supersônica.

Colocando todas essas opções juntas, de diferentes maneiras, os pesquisadores produziram 4 modelos de remanescentes de supernovas. Cada modelo tem suas propriedades distintas. Por exemplo, uma supernova com poucos pontos de ignição e uma explosão por deflagração produz uma remanescente com uma concha simétrica que é deslocada do centro da explosão. Em contraste, uma simulação envolvendo poucos pontos de ignição e uma detonação, produz uma remanescente onde metade da concha externa é duas vezes mais espessa do que a outra metade. As remanescentes das simulações de deflagração também apresentam regiões inesperadas com material mais denso.

Esses resultados sugerem que o melhor momento para ver a impressão da supernova na sua remanescente ocorre dentro de 100 a 300 anos depois da explosão. A impressão é visível por mais tempo em supernovas com poucos pontos de ignição e todas as remanescentes nas simulações tornaram-se esféricas de maneira geral, dentro de 500 anos depois da explosão. Esses resultados são muito importantes, pois eles podem guiar os astrônomos nas interpretações das observações das remanescentes das supernovas.

Fonte:

https://phys.org/news/2021-03-supernova-simulations-reveal-stellar-explosions.html

https://arxiv.org/pdf/2011.04769.pdf

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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