Com a ajuda do supercomputador mais poderoso do mundo e novas técnicas de inteligência artificial, uma equipe internacional de pesquisadores teorizou como as condições extremas nas estrelas produzem carbono-12, que eles descrevem como “um portal crítico para o nascimento da vida”.
A questão fundamental dos pesquisadores era "como o cosmos produz carbono-12?" disse James Vary, professor de física e astronomia da Iowa State University e membro de longa data da colaboração de pesquisa.

"Acontece que não é fácil produzir carbono-12", disse Vary.

É preciso o calor e as pressões extremas dentro das estrelas ou em colisões e explosões estelares para criar núcleos de carbono em estado excitado, instáveis ​​e emergentes com três aglomerados frouxamente ligados, cada um com dois prótons e dois nêutrons. Uma fração desses núcleos instáveis ​​de carbono pode liberar um pouco de energia extra na forma de raios gama e se tornar estável carbono-12, a matéria da vida.

Um artigo recentemente publicado pela Nature Communications descreve as simulações de supercomputadores dos pesquisadores e a teoria resultante para a estrutura nuclear do carbono que favorece sua formação no cosmos.

O artigo descreve como as partículas alfa - átomos de hélio-4, com dois prótons e dois nêutrons - podem se agrupar para formar átomos muito mais pesados, incluindo um estado de carbono-12 instável e excitado conhecido como estado de Hoyle (previsto pelo astrofísico teórico Fred Hoyle em 1953). como um precursor da vida como a conhecemos).

Os pesquisadores escrevem que esse agrupamento de partículas alfa "é uma ideia muito bonita e fascinante e é de fato plausível porque a partícula (alfa) é particularmente estável com uma grande energia de ligação".

Para testar a teoria, os pesquisadores executaram simulações de supercomputadores, incluindo cálculos no supercomputador Fugaku no RIKEN Center for Computational Science em Kobe, Japão. Fugaku é listado como o supercomputador mais poderoso do mundo e é três vezes mais poderoso que o número 2, de acordo com o último ranking de supercomputadores TOP500.

Vary disse que os pesquisadores também fizeram seu trabalho ab initio, ou seja, de primeiros princípios, o que significa que seus cálculos foram baseados em ciência conhecida e não incluíram suposições ou parâmetros adicionais.

Eles também desenvolveram técnicas de aprendizado estatístico, um ramo da inteligência artificial computacional, para revelar o agrupamento alfa do estado de Hoyle e a eventual produção de carbono-12 estável.

Vary disse que a equipe trabalhou por mais de uma década para desenvolver seu software, refinar seus códigos de supercomputador, executar seus cálculos e resolver problemas menores enquanto criava o trabalho atual.

“Há muita sutileza – muitas interações bonitas acontecendo lá”, disse Vary.

Todos os cálculos, quantidades físicas e sutileza teórica correspondem aos dados experimentais que existem neste canto da física nuclear, escreveram os pesquisadores.

Então eles acham que têm algumas respostas básicas sobre as origens do carbono-12. Vary disse que isso deve levar a mais estudos em busca de "detalhes de grão fino" sobre o processo e como ele funciona.

A produção de carbono, por exemplo, foi principalmente o resultado de processos internos nas estrelas? perguntou Varie. Ou foram explosões de supernovas? Ou colisões de estrelas de nêutrons superdensas?

Uma coisa agora está clara para os pesquisadores:"Esta nucleossíntese em ambientes extremos produz muitas coisas", disse Vary, "incluindo carbono". + Explorar mais

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