Procurando o fundo de neutrinos da supernova no universo

É uma afirmação preocupante que estrelas como o Sol, mais precisamente, todas as estrelas morrerão eventualmente – sim, até mesmo o Sol. Não entre em pânico, ainda temos alguns bilhões de anos pela frente, então você chegará ao final deste artigo. 

Imagem do Telescópio Espacial Hubble da supernova 1994D na galáxia NGC 4526. Crédito: Telescópio Espacial Hubble

As estrelas mais massivas morrem durante as dramáticas explosões de supernovas e, quando isso acontece, enviam uma explosão de neutrinos por todo o universo. Os astrónomos pensam agora que é provável que haja um fundo de neutrinos em todo o cosmos e que um dia seremos capazes de mapear a distribuição histórica das explosões de supernovas, talvez até 2035. 

A morte das estrelas pode ser comparada a um plástico bolha; alguns, decepcionantemente, simplesmente fazem "pffft" - como estrelas de menor massa, como o nosso sol - enquanto outros emitem um estalo nítido e satisfatório - como as estrelas que têm mais de oito vezes a massa do sol. Quando essas estrelas massivas surgem, é na verdade um processo fascinante por si só. 

As forças dentro de uma estrela estão em equilíbrio durante a maior parte da vida de uma estrela, com a força de atração da gravidade equilibrada pela força termonuclear que empurra para fora - o resultado da fusão nuclear no núcleo da estrela.

Estrelas massivas surgem porque geralmente atingem um estágio no final de sua vida com um núcleo rico em ferro e a fusão do ferro não produz energia, ele o absorve. Com um núcleo de ferro, a força termonuclear cessa e o núcleo entra em colapso levando a uma enorme explosão de supernova . Agora, sempre que os átomos se separam ou se fundem, eles emitem neutrinos; mesmo frutas humildes como a banana as produzem a partir da radioatividade natural do potássio.

O mesmo se aplica às explosões de supernovas. Quando ocorrem, explosões ou neutrinos ficam espalhados pelo universo , na ordem de 10 58 . Ao longo da história do universo, os neutrinos espalharam-se por todo o espaço, sendo agora uma das partículas mais abundantes com massa em todo o universo. Eles são tão abundantes que um trilhão de partículas de neutrinos passam pelo nosso corpo a cada segundo.

É difícil saber quantas estrelas se transformaram em supernovas desde o Big Bang, há 13,8 mil milhões de anos, mas é possível que estudar o "zumbido" de fundo dos neutrinos, o chamado fundo difuso de neutrinos de supernova (DSNB), possa revelar a resposta. O DSNB ainda não foi descoberto, mas se pudermos detectá-lo, poderemos determinar a taxa histórica de colapso do núcleo desde o início dos tempos.

Este conceito intrigante está sendo explorado com uma série de instrumentos existentes e futuros, em particular o Observatório Subterrâneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), que começará a coletar dados em 2023, e o detector de neutrinos Super Kwmiokande no Japão, que vem coletando dados nos últimos oito anos. Estes e outros instrumentos estão a sondar o DSNB e a refinar os modelos. 

A equipe (Nick Ekanger, Shunsaku Horiuchi, Hiroki Nagakura e Samantha Reitz) usou os dados disponíveis desses e de outros instrumentos para refinar as estimativas do DSNB e deduzir que ele deveria ser detectável e concluiu que é possível em seu artigo postado na pré - impressão do arXiv servidor. 

Embora ainda não tenha sido detectada, é uma perspectiva emocionante que, na próxima década, possamos deduzir a partir das observações a taxa de explosões de supernovas à medida que o Universo evolui.

Fonte: phys.org