Qualquer amante de sorvete napolitano sabe que três sabores são melhores do que um. Uma nova pesquisa da Northwestern University descobriu que, ao estudar todos os três "sabores" envolvidos em uma supernova, eles desbloquearam mais pistas sobre como e por que as estrelas morrem.

Os cientistas examinam os neutrinos (partículas subatômicas) para obter informações críticas sobre as explosões de supernovas. Embora pesquisas anteriores tenham identificado três "sabores" de neutrinos, muitos pesquisadores continuaram a simplificar os estudos sobre o assunto estudando "baunilha", ignorando "chocolate" e "morango".

Ao incluir todos os três sabores no estudo, Pesquisadores do noroeste desenvolveram um conhecimento mais profundo das estrelas moribundas e começaram a desvendar as hipóteses existentes.

O estudo foi publicado quarta-feira, 16 de dezembro no jornal Cartas de revisão física .

Em uma explosão de supernova, 99% da energia da estrela morta é emitida por neutrinos. Viajando quase na velocidade da luz e interagindo de forma extremamente fraca com a matéria, neutrinos são os primeiros mensageiros a chegar à Terra e indicar que uma estrela morreu.

Desde sua descoberta inicial na década de 1950, físicos de partículas e astrofísicos fizeram avanços importantes na compreensão, detectar e criar neutrinos. Mas para limitar a complexidade dos modelos, muitas pessoas que estudam partículas subatômicas fazem suposições para simplificar a pesquisa, por exemplo, que os neutrinos não eletrônicos se comportam de forma idêntica quando são propelidos por uma supernova.

Parte do que torna o estudo dos neutrinos tão complicado é que eles vêm de objetos compactos (o interior de uma estrela) e, em seguida, interagem entre si, disse o autor sênior Manibrata Sen, um pesquisador de pós-doutorado atualmente baseado na Northwestern no âmbito da Network for Neutrinos, Programa de Astrofísica Nuclear e Simetrias da Universidade da Califórnia em Berkeley. Isso significa que quando um sabor é afetado, muito parecido com uma banheira de sorvete napolitano, sua evolução é afetada por todos os outros no sistema.

"Você não pode criar condições para que os neutrinos interajam uns com os outros na Terra, "Sen disse." Mas em objetos compactos, você tem uma densidade muito alta de neutrinos. Portanto, agora cada neutrino está interagindo uns com os outros porque há muitos ao redor. "

Como resultado, quando um enorme número de neutrinos é enviado em disparada durante a explosão massiva de uma supernova de colapso do núcleo, eles começam a oscilar. As interações entre os neutrinos mudam as propriedades e comportamentos de todo o sistema, criando um relacionamento acoplado.

Portanto, quando a densidade do neutrino é alta, uma fração dos neutrinos trocam sabores. Quando diferentes sabores são emitidos em diferentes direções nas profundezas de uma estrela, as conversões ocorrem rapidamente e são chamadas de "conversões rápidas". Interessantemente, a pesquisa descobriu que, à medida que o número de neutrinos aumenta, o mesmo acontece com as taxas de conversão, independentemente da massa.

No estudo, o cientista criou uma simulação não linear de uma "conversão rápida" quando três sabores de neutrino estão presentes, onde uma conversão rápida é marcada por neutrinos interagindo e mudando sabores. Os pesquisadores removeram a suposição de que os três sabores de neutrinos - múon, neutrinos de elétron e tau - têm a mesma distribuição angular, dando a cada um deles uma distribuição diferente.

Uma configuração de dois sabores do mesmo conceito olha para neutrinos de elétrons e neutrinos "x", em que x pode ser neutrinos de múon ou tau e em que as diferenças entre os dois são insignificantes.

"Mostramos que eles realmente são relevantes, e ignorar a presença de múons não é uma boa estratégia, "Sen disse." Ao incluí-los, mostramos que os resultados anteriores estão incompletos, e os resultados mudam drasticamente quando você realiza um estudo de três sabores. "

Embora a pesquisa possa ter grandes implicações tanto na partícula quanto na astrofísica, mesmo os modelos usados ​​nesta pesquisa incluíram simplificações. A equipe espera tornar seus resultados mais genéricos, incluindo dimensões espaciais, além de componentes de momento e tempo.

Enquanto isso, Sen disse que espera que a pesquisa de sua equipe ajude a comunidade a aceitar mais complexidade em seus estudos.

"Estamos tentando convencer a comunidade de que, quando você leva essas conversões rápidas em consideração, você tem que usar todos os três sabores para entendê-lo, "Ele disse." Uma compreensão adequada das oscilações rápidas pode realmente ser a chave para explicar por que algumas estrelas explodem de supernovas. "