A simulação mostra o formato da nuvem de gás à esquerda e os vórtices, ou regiões de fluxo em rotação rápida, à direita. Cada anel representa um momento posterior na evolução da nuvem. Mostra como uma nuvem de gás que começa como um anel uniforme sem rotação se torna um anel irregular à medida que os vórtices se desenvolvem. Eventualmente, o gás se divide em aglomerados distintos. Crédito:Michael Wadas, Laboratório Científico de Computação e Fluxo, Universidade de Michigan Os físicos recorrem frequentemente à instabilidade de Rayleigh-Taylor para explicar porque é que as estruturas fluidas se formam nos plasmas, mas essa pode não ser a história completa quando se trata do anel de aglomerados de hidrogénio em torno da supernova 1987A, sugere uma investigação da Universidade de Michigan.
Em um estudo publicado em Physical Review Letters , a equipe argumenta que a instabilidade de Crow explica melhor o “colar de pérolas” que circunda o remanescente da estrela, lançando luz sobre um mistério astrofísico de longa data.
“A parte fascinante disto é que o mesmo mecanismo que interrompe as esteiras dos aviões pode estar em ação aqui”, disse Michael Wadas, autor correspondente do estudo e estudante de pós-graduação em engenharia mecânica na época do trabalho.
Nos rastros de jato, a instabilidade do Crow cria quebras na linha suave das nuvens por causa do fluxo de ar em espiral que sai da extremidade de cada asa, conhecido como vórtices nas pontas das asas. Esses vórtices fluem uns para os outros, criando lacunas – algo que podemos ver por causa do vapor d'água no escapamento. E a instabilidade Crow pode fazer algo que Rayleigh-Taylor não conseguiu:prever o número de aglomerados vistos em torno do remanescente.
"A instabilidade de Rayleigh-Taylor poderia dizer que pode haver aglomerados, mas seria muito difícil extrair um número deles", disse Wadas, que agora é pós-doutorado no Instituto de Tecnologia da Califórnia.
A Supernova 1987A está entre as explosões estelares mais famosas porque está relativamente perto da Terra, a 163.000 anos-luz de distância, e a sua luz atingiu a Terra numa época em que existiam observatórios sofisticados para testemunhar a sua evolução. É a primeira supernova visível a olho nu desde a supernova de Kepler em 1604, tornando-se um evento astrofísico incrivelmente raro que desempenhou um papel descomunal na formação da nossa compreensão da evolução estelar.
Uma imagem no infravermelho próximo do remanescente deixado pela supernova 1987A, obtida pelo Telescópio Espacial James Webb. Os aglomerados de hidrogênio conhecidos como “colar de pérolas” aparecem como um anel de pontos brancos ao redor do centro verde-azulado do remanescente estelar, ainda brilhando intensamente devido à energia transmitida pela onda de choque da supernova. O número de aglomerados é consistente com a instabilidade do Crow que causou sua formação. Crédito:NASA, ESA, CSA, M. Matsuura (Universidade de Cardiff), R. Arendt (Goddard Spaceflight Center da NASA e Universidade de Maryland, Condado de Baltimore), C. Fransson (Universidade de Estocolmo), J. Larsson (KTH Royal Institute of Technology ), A. Pagan (STScI)
Embora ainda se saiba muito sobre a estrela que explodiu, acredita-se que o anel de gás que rodeia a estrela antes da explosão veio da fusão de duas estrelas. Essas estrelas liberaram hidrogênio no espaço ao seu redor ao se tornarem uma gigante azul dezenas de milhares de anos antes da supernova. Essa nuvem de gás em forma de anel foi então atingida pelo fluxo de partículas carregadas em alta velocidade que saía da gigante azul, conhecida como vento estelar. Acredita-se que os aglomerados tenham se formado antes da explosão da estrela.
Os pesquisadores simularam a forma como o vento empurrava a nuvem para fora enquanto também a arrastava na superfície, com a parte superior e inferior da nuvem sendo empurrada para fora mais rápido do que o meio. Isso fez com que a nuvem se enrolasse sobre si mesma, o que desencadeou a instabilidade do Corvo e fez com que ela se quebrasse em pedaços bastante uniformes que se tornaram o colar de pérolas. A previsão de 32 está muito próxima dos 30 a 40 aglomerados observados em torno do remanescente da supernova 1987A.
"Essa é uma grande razão pela qual pensamos que esta é a instabilidade de Crow", disse Eric Johnsen, professor de engenharia mecânica da UM e autor sênior do estudo.
A equipe viu indícios de que a instabilidade de Crow poderia prever a formação de mais anéis em torno da estrela, mais distantes do anel que aparece mais brilhante nas imagens do telescópio. Eles ficaram satisfeitos ao ver que mais aglomerados parecem aparecer na imagem da câmera infravermelha próxima do Telescópio Espacial James Webb, lançada em agosto do ano passado, explicou Wadas.
A equipe também sugeriu que a instabilidade de Crow pode estar em jogo quando a poeira ao redor de uma estrela se deposita nos planetas, embora sejam necessárias mais pesquisas para explorar esta possibilidade.
Os coautores do estudo são William White e Aaron Towne, estudante de pós-graduação e professor assistente em engenharia mecânica, respectivamente; e Heath LeFevre e Carolyn Kuranz, pesquisador e professor associado de engenharia nuclear e ciências radiológicas, respectivamente; tudo na U-M.
