Betelgeuse tem sido o centro de atenção significativa da mídia recentemente. A supergigante vermelha está chegando ao fim de sua vida, e quando uma estrela com mais de 10 vezes a massa do Sol morre, sai de uma forma espetacular. Com seu brilho caindo recentemente para o ponto mais baixo dos últimos cem anos, muitos entusiastas do espaço estão entusiasmados com o fato de Betelgeuse poder em breve se tornar uma supernova, explodindo em uma exibição deslumbrante que poderia ser visível mesmo à luz do dia.

Enquanto a famosa estrela no ombro de Órion provavelmente encontrará seu fim nos próximos milhões de anos - praticamente alguns dias no tempo cósmico - os cientistas afirmam que seu escurecimento se deve à pulsação da estrela. O fenômeno é relativamente comum entre as supergigantes vermelhas, e Betelgeuse é conhecida há décadas por estar neste grupo.

Coincidentemente, pesquisadores da UC Santa Barbara já fizeram previsões sobre o brilho da supernova que resultaria da explosão de uma estrela pulsante como Betelgeuse.

O estudante de graduação em física Jared Goldberg publicou um estudo com Lars Bildsten, diretor do Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) do campus e Professor de Física Gluck, e o companheiro sênior do KITP, Bill Paxton, detalhando como a pulsação de uma estrela afetará a explosão que se seguirá quando ela chegar ao fim. O papel aparece no Astrophysical Journal .

"Queríamos saber como seria se uma estrela pulsante explodisse em diferentes fases de pulsação, "disse Goldberg, bolsista de pós-graduação da National Science Foundation. "Os modelos anteriores são mais simples porque não incluem os efeitos das pulsações dependentes do tempo."

Quando uma estrela do tamanho de Betelgeuse finalmente fica sem material para se fundir em seu centro, ele perde a pressão externa que o impedia de entrar em colapso sob seu próprio peso imenso. O colapso do núcleo resultante acontece em meio segundo, muito mais rápido do que a superfície da estrela e as camadas externas inchadas para perceber.

À medida que o núcleo de ferro entra em colapso, os átomos se desassociam em elétrons e prótons. Estes se combinam para formar nêutrons, e no processo liberam partículas de alta energia chamadas neutrinos. Normalmente, os neutrinos mal interagem com outras matérias - 100 trilhões deles passam pelo seu corpo a cada segundo sem uma única colisão. Dito isto, as supernovas estão entre os fenômenos mais poderosos do universo. Os números e energias dos neutrinos produzidos no colapso do núcleo são tão imensos que, embora apenas uma pequena fração colida com o material estelar, geralmente é mais do que suficiente para lançar uma onda de choque capaz de explodir a estrela.

A explosão resultante atinge as camadas externas da estrela com uma energia estupefaciente, criando uma explosão que pode ofuscar brevemente uma galáxia inteira. A explosão permanece brilhante por cerca de 100 dias, uma vez que a radiação pode escapar apenas quando o hidrogênio ionizado se recombina com os elétrons perdidos para se tornar neutro novamente. Isso vem de fora para dentro, o que significa que os astrônomos vêem mais profundamente a supernova conforme o tempo passa, até que finalmente a luz do centro pode escapar. Nesse ponto, tudo o que resta é o brilho fraco da precipitação radioativa, que pode continuar a brilhar por anos.

As características de uma supernova variam com a massa da estrela, energia total de explosão e, importante, seu raio. Isso significa que a pulsação de Betelgeuse torna mais complicado prever como ela explodirá.

Os pesquisadores descobriram que se toda a estrela está pulsando em uníssono - inspirando e expirando, se você quiser - a supernova se comportará como se Betelgeuse fosse uma estrela estática com um determinado raio. Contudo, diferentes camadas da estrela podem oscilar opostas:as camadas externas se expandem enquanto as camadas do meio se contraem, e vice versa.

Para o caso de pulsação simples, o modelo da equipe produziu resultados semelhantes aos modelos que não levaram em consideração a pulsação. "Parece apenas uma supernova de uma estrela maior ou menor em diferentes pontos da pulsação, "Goldberg explicou." É quando você começa a considerar as pulsações que são mais complicadas, onde há coisas entrando ao mesmo tempo que coisas saindo - então nosso modelo realmente produz diferenças perceptíveis, " ele disse.

Nesses casos, os pesquisadores descobriram que conforme a luz vaza das camadas progressivamente mais profundas da explosão, as emissões apareceriam como se fossem o resultado de supernovas de estrelas de tamanhos diferentes.

"A luz da parte da estrela que está comprimida é mais fraca, "Goldberg explicou, "assim como esperaríamos de um mais compacto, estrela não pulsante. "Enquanto isso, a luz de partes da estrela que estavam se expandindo na época pareceria mais brilhante, como se viesse de um maior, estrela não pulsante.

Goldberg planeja apresentar um relatório para Notas de Pesquisa da Sociedade Astronômica Americana com Andy Howell, um professor de física, e o pesquisador de pós-doutorado do KITP, Evan Bauer, resumindo os resultados das simulações que executaram especificamente em Betelgeuse. Goldberg também está trabalhando com o pós-doutorando KITP Benny Tsang para comparar diferentes técnicas de transferência radiativa para supernovas, e com o estudante de graduação em física Daichi Hiramatsu sobre a comparação de modelos teóricos de explosão com observações de supernovas.