As supernovas são conhecidas por produzirem elementos pesados ​​através de um processo chamado nucleossíntese. A nucleossíntese ocorre durante os estágios finais do colapso de uma estrela massiva. À medida que o núcleo da estrela entra em colapso, cria-se um ambiente onde a temperatura, a densidade e a pressão são extremamente altas – condições ideais para que os protões e os neutrões se juntem para formar novos núcleos atómicos.

Um novo estudo utilizou simulações para investigar as causas das variações na produção de manganês e níquel. A pesquisa, publicada na revista Nature Astronomy em 30 de janeiro, descobre que a mistura entre o material ejetado do núcleo em colapso e a estrela circundante controla a quantidade de níquel-56 e manganês-56 que se forma.

"O manganês-56 e o ​​níquel-56 são produzidos pelo processo de captura de nêutrons, processo r, durante o qual os núcleos atômicos absorvem nêutrons até atingirem uma configuração instável que não pode mais capturar", disse o astrofísico da Universidade do Alabama, Matthew Mumpower, principal autor do estudo. o estudo. "A absorção de nêutrons leva rapidamente à formação de núcleos muito pesados, mas sob condições específicas, os núcleos podem seguir caminhos para contornar a formação de núcleos altamente instáveis, permitindo-lhes formar núcleos estáveis ​​do grupo do ferro, como o níquel-56 e o ​​manganês- 56."

A nucleossíntese de manganês-56 e níquel-56 é interessante porque esses elementos não são encontrados no material ejetado de supernova em quantidades iguais. As observações mostram que as supernovas produzem até 10 vezes mais níquel-56 do que manganês-56. Compreender a origem desta proporção de manganês-56 e níquel-56 poderia ajudar os cientistas a compreender o mecanismo de explosão das supernovas.

As simulações da equipe acompanharam como as supernovas explodem e, ao mesmo tempo, resolveram a física nuclear envolvida na produção de elementos durante a nucleossíntese. Eles descobriram que a chave para compreender a proporção entre manganês-56 e níquel-56 reside na mistura de duas camadas diferentes na estrela pré-supernova.

“O ambiente do núcleo permite a produção eficiente de níquel-56 e manganês-56 se essas camadas se misturarem”, disse Mumpower.

Embora seja esperado que ocorra mistura, os detalhes da mistura durante a explosão e seu impacto na produção relativa de manganês-56 e níquel-56 ainda são incertos.

"O que mostramos em nossas simulações é que a quantidade de mistura que ocorre, a que distância a mistura ocorre e o tempo durante a explosão em que a mistura ocorre são importantes para explicar por que a produção de níquel-56 é muitas vezes significativamente maior do que a produção de manganês-56", disse Mumpower. “É claro que simulações que não tratam a mistura e a nucleossíntese de maneira consistente fornecerão resultados incompletos ou incorretos”.