Supernovas são alguns dos eventos mais violentos de nosso universo, imensas explosões que ocorrem quando o núcleo de uma estrela entra em colapso, produzindo por um breve momento um flash bilhões de vezes mais brilhante que o nosso Sol.

Mas há algo ainda mais violento, as hipernovas, que são o resultado do colapso de uma estrela com 130 a 250 massas solares, sendo uma massa solar o equivalente à massa de nosso Sol. Embora abundantes no início do universo, quando as estrelas tendiam a ser maiores, Hipernovas hoje são raras. Por isso, para estudá-las uma equipe de pesquisadores de Taiwan criou uma simulação de computador que reproduz os 300 dias a partir do momento da explosão.

Esta não foi a primeira simulação de uma hipernova. Entretanto, tentativas anteriores simularam um período menor, de até 30 dias. Mas a equipe do Instituto de Astronomia e Astrofísica de Taiwan queria estudar o papel de um isótopo radioativo de níquel chamado Ni-56 na explosão. Esta substância é responsável pelo “brilho” residual de uma hipernova após a explosão, e pode ter outros efeitos importantes no fenômeno.

Por isso, recorreram a uma simulação de longa duração usando o Cray XC50, supercomputador que já foi o mais poderoso do mundo disponível para pesquisas astronômicas, instalado no Centro para Astrofísica Computacional (CfCA) no Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ).

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Supercomputador Cray XC50. Foto: Cray Research

Segundo Ke-Jung Chen, autor do estudo, “quanto maior a escala da simulação, para manter a resolução alta, mais difíceis serão os cálculos e muito mais poder de computação será necessário, sem mencionar que a física envolvida é muito complexa”.

Chen e seus dois colegas tiraram proveito de sua experiência na simulação de supernovas e de “código bem trabalhado e uma estrutura robusta do programa” para simular não uma, mas três hipernovas resultantes de estrelas progenitoras diferentes, causadas por um efeito chamado “instabilidade de pares”.

Ele ocorre quando elétrons e sua contraparte na anti-matéria, os pósitrons, são produzidos por uma estrela. Isso cria uma instabilidade em seu núcleo, que reduz a pressão de radiação interna que suporta uma estrela tão grande contra sua imensa gravidade. A instabilidade inicia um colapso parcial, que resulta em uma explosão termonuclear descontrolada. A estrela é completamente destruída, e nada é deixado para trás.

Os resultados mostram que uma hipernova causada por uma estrela gigante com 200 massas solares pode produzir entre 0.1 a 30 massas solares de Ni-56. E além de criar o brilho residual da explosão, esta substância também pode ser responsável por “importantes efeitos dinâmicos no material ejetado, que podem ser capazes de misturar elementos e alterar a assinatura observacional destes eventos”

A pesquisa aumenta nosso conhecimento sobre as hipernovas, e pode nos ajudar em futuras observações, além de aumentar nossa compreensão sobre o passado de nosso universo.

Fonte: Science Alert