Impressão artística de uma supernova Crédito:James Josephides, Swinburne University of Technology
Uma equipe de cientistas, incluindo o investigador-chefe Ilya Mandel do ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) da Monash University, estudaram recentemente o que acontece com estrelas massivas em rotação quando chegam ao fim de suas vidas.
As estrelas produzem energia fundindo elementos mais leves em outros mais pesados em seu núcleo:hidrogênio em hélio, então hélio em carbono, oxigênio, e assim por diante, até o ferro. A energia produzida por esta fusão nuclear também fornece suporte de pressão dentro da estrela, que equilibra a força da gravidade e permite que a estrela permaneça em equilíbrio.
Este processo pára no ferro. Além do ferro, a energia é necessária para sustentar a fusão, em vez de ser liberada pela fusão. Um núcleo de estrela de ferro pesado se contrai sob a gravidade, criando uma estrela de nêutrons, ou se for pesado o suficiente, um buraco negro. Enquanto isso, as camadas externas da estrela explodem em um flash brilhante, observável como uma supernova. Contudo, algumas estrelas massivas parecem desaparecer completamente sem qualquer explosão. As teorias sugerem que essas estrelas massivas colapsam completamente em buracos negros, mas isso é possível?
Uma equipe liderada por Ariadna Murguia-Berthier, um Ph.D. candidato na Universidade da Califórnia em Santa Cruz, e envolvendo o investigador chefe da OzGrav Ilya Mandel, começou a responder a esta pergunta. Eles estavam particularmente interessados em entender se uma estrela em rotação poderia colapsar silenciosamente em um buraco negro.
A figura mostra a formação de uma rosca de gás com suporte rotacional em torno do buraco negro, à medida que o gás inicial gira cada vez mais rápido. Crédito:Ilya Mandel, ARC Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais
Em seu artigo submetido a Cartas de jornal astrofísico , eles descrevem um conjunto de simulações que investigam o colapso de uma nuvem de gás em rotação em um buraco negro. Eles descobriram que se o gás estiver girando muito rápido no início, não pode entrar em colapso com eficiência; em vez de, o gás para em forma de donut em torno do equador do buraco negro.
A equipe formulou a hipótese de que o calor gerado a partir da queda do gás que bate neste donut giratório de gás irá desvincular as camadas externas da estrela e criar uma explosão semelhante a uma supernova. Uma pequena porcentagem de todas as estrelas também girou devagar o suficiente - abaixo do limite para que esse estol de gás ocorresse - e poderia, na verdade, colapsar em buracos negros silenciosamente.
"É muito emocionante reunir a relatividade geral, técnicas computacionais sofisticadas, modelos estelares, e as últimas observações para explorar a formação de buracos negros de estrelas massivas, "diz Mandel.
