p Os astrofísicos finalmente têm uma explicação para as violentas oscilações de humor de alguns dos maiores, estrelas mais brilhantes e raras do universo. p As estrelas, chamadas variáveis ​​de azul luminoso, surgem periodicamente em explosões deslumbrantes apelidadas de "gêiseres estelares". Essas poderosas erupções lançam planetas inteiros de material para o espaço em questão de dias. A causa desta instabilidade, Contudo, permaneceu um mistério por décadas.

p Agora, novas simulações 3-D feitas por uma equipe de astrofísicos sugerem que o movimento turbulento nas camadas externas de uma estrela massiva cria aglomerados densos de material estelar. Esses aglomerados captam a luz intensa da estrela como uma vela solar, erupção de material no espaço. Depois de lançar massa suficiente, a estrela se acalma até que suas camadas externas se reformam e o ciclo começa de novo, os astrofísicos relatam online 26 de setembro em Natureza .

p Identificar a causa dos gêiseres estelares é significativo porque cada estrela extremamente massiva provavelmente passa parte de sua vida como uma variável azul luminosa, diz o co-autor do estudo Matteo Cantiello, um cientista pesquisador associado do Center for Computational Astrophysics do Flatiron Institute na cidade de Nova York.

p "Esta descoberta representa um importante passo em frente na compreensão da vida e morte das maiores estrelas do universo, "diz Cantiello." Essas estrelas massivas, apesar de seu pequeno número, determinam em grande parte a evolução das galáxias por meio de seus ventos estelares e explosões de supernovas. E quando eles morrem, eles deixam para trás buracos negros. "

p Variáveis ​​de azul luminoso, ou LBVs, são extremamente raros, com apenas cerca de uma dúzia localizada dentro e ao redor da galáxia Via Láctea. As estrelas gigantescas podem exceder 100 vezes a massa do Sol e se aproximar do limite teórico de quão massivas podem ser as estrelas. Os LBVs também são excepcionalmente radiantes:os mais brilhantes brilham com mais de 1 milhão de vezes a luminosidade do sol. Essa luz empurra a matéria em direção ao espaço porque a absorção e reemissão de um fóton por um átomo resulta em um empurrão para fora.

p O cabo de guerra entre a extrema gravidade puxando o material e a extrema luminosidade empurrando-o para fora é responsável pelas explosões de marca registrada de LBVs, cientistas acreditam. A absorção de um fóton por um átomo, Contudo, requer que os elétrons sejam ligados em órbitas ao redor do núcleo do átomo. No mais profundo, as camadas mais quentes de uma estrela, a matéria se comporta como um plasma com elétrons desconectados dos átomos. Nas camadas externas mais frias, elétrons começam a se reunir aos átomos e podem, portanto, absorver fótons novamente.

p As explicações propostas anteriormente para as explosões previam que elementos como o hélio nas camadas externas poderiam absorver fótons suficientes para superar a gravidade e voar para o espaço como uma explosão. Mas simples, cálculos unidimensionais não sustentavam essa hipótese:as camadas externas não pareciam suficientemente densas para captar luz suficiente para superar a gravidade.

p Esses cálculos simples, Contudo, não capturou a imagem completa da dinâmica complexa dentro de uma estrela colossal. Cantiello, junto com Yan-Fei Jiang do Instituto Kavli de Física Teórica da Universidade da Califórnia, Santa Barbara, e colegas adotaram uma abordagem mais realista. Os pesquisadores criaram um detalhado, simulação de computador tridimensional de como a matéria, o calor e a luz fluem e interagem dentro de estrelas superdimensionadas. Os cálculos envolvidos exigiram mais de 60 milhões de horas de processador de computador para serem resolvidos.

p Na simulação, a densidade média das camadas externas era muito baixa para o material voar - exatamente como os cálculos unidimensionais previram. Contudo, os novos cálculos revelaram que a convecção e mistura nas camadas externas resultou em algumas regiões sendo mais densas do que outras, com alguns aglomerados opacos o suficiente para serem lançados no espaço pela luz da estrela. Essas erupções ocorrem em escalas de tempo que variam de dias a semanas, conforme a estrela se agita e seu brilho flutua. A equipe estima que essas estrelas podem lançar cerca de 10 bilhões de trilhões de toneladas métricas de material a cada ano, aproximadamente o dobro da massa da Terra.

p Os pesquisadores planejam melhorar a precisão de suas simulações incorporando outros efeitos, como a rotação da estrela, o que pode tornar o lançamento de material para o espaço mais fácil perto do equador de rotação rápida da estrela do que perto dos pólos quase estacionários. (Este efeito é o motivo pelo qual a NASA lança seus foguetes da Flórida e da Califórnia, em vez do Maine ou do Alasca.)

p Melhorar a fidelidade das simulações de estrelas é crucial para obter insights astrofísicos, Cantiello diz. A mudança do simples, cálculos unidimensionais para simulações 3D completas requerem mais músculo computacional e física mais complexa, mas os resultados valem bem a pena. "Tivemos que implementar todas essas físicas para ver, com nossos próprios olhos, que este processo - que não esperávamos ser importante - acabaria sendo a chave para a compreensão dessas erupções violentas e a evolução dessas estrelas massivas, " ele diz.