Supernovas em nossa galáxia podem ajudar os cientistas a descobrir como neutrinos interagem entre si. Isso pode levar a uma compreensão mais ampla sobre a formação do universo primitivo e, talvez, até mesmo sobre a natureza da matéria escura.
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Conhecidos como partículas fantasmas, os neutrinos interagem pouquíssimo com a matéria. Trilhões deles passam o tempo todo pelo detector IceCube, nas profundezas do gelo do Polo Sul, mas apenas cerca de 275 deles são encontrados diariamente.
A quantidade de neutrinos detectados é tão baixa que os físicos não conseguem descobrir muitas coisas sobre eles, mas é muito provável que essas partículas interajam entre si. Descobrir o modo como eles fazem isso pode levar a uma atualização do Modelo Padrão de partículas.
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Existem algumas hipóteses que descrevem como essas interações poderiam acontecer, mas para saber com exatidão se alguma delas está correta, é preciso observar uma grande quantidade de neutrinos sendo emitidos de uma única fonte. Uma ótima oportunidade para isso são as supernovas próximas, isto é, em nossa própria galáxia.
O novo estudo, publicado hoje na revista Physical Review Letters, relata como pesquisadores da Ohio State University descreveram como as supernovas podem ser usadas como ferramentas para estudar essas interações. Especificamente, eles usaram o sinal de neutrinos detectados da supernova 1987A, a mais próxima de nós observada nos tempos modernos.
Neutrinos são tão difíceis de detectar que, na ocasião da supernova 1987A, os astrônomos conseguiram observar apenas 25 deles. Já a equipe do novo estudo usou suas características e descobriu que, quando os neutrinos interagem consigo mesmos, eles formam um fluido fortemente acoplado, segundo a física da hidrodinâmica relativística.
A hidrodinâmica relativística descreve como os fluxos impactam objetos sólidos de duas maneiras diferentes: fluxo explosivo e fluxo de vento. O primeiro é semelhante a estourar um balão altamente pressurizado no vácuo, empurrando a energia para fora em todas as direções. O segundo seria como um balão altamente pressurizado com muitos bocais, através dos quais os neutrinos escapam a um fluxo mais constante.
Uma supernova poderia cumprir perfeitamente o papel do “balão” da analogia acima, principalmente se ela ocorrer em nossa própria galáxia. Isso poderia revelar qual dos dois tipos de hidrodinâmica poderia ocorrer em grandes explosões cósmicas. Caso ocorra um fluxo de explosão, os cientistas vão poder encontrar novas assinaturas observáveis dos neutrinos.
Em última análise, a supernova poderia revelar as dinâmicas da autointerações das partículas fantasmas, potencialmente impactando as suas descrições no Modelo Padrão e seu papel na formação do universo primitivo e da matéria escura.
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