Quando os astrônomos começaram a descobrir como as estrelas morrem, eles esperavam que a massa de remanescentes, sejam anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros, fosse essencialmente contínua. Em outras palavras, deve haver uma distribuição suave das massas remanescentes a partir de uma fração da massa solar, até quase 100 vezes a massa do sol. Contudo, as observações mostraram um distinto falta de objetos na fronteira de estrelas de nêutrons e buracos negros pesando 2-5 massas solares. Então, para onde eles foram e o que isso poderia implicar nas explosões que criam esses objetos?
A diferença foi observada pela primeira vez em 1998 e foi originalmente atribuída à falta de observações de buracos negros na época. Mas nos últimos 13 anos, a diferença se manteve.
Na tentativa de explicar isso, um novo estudo foi realizado por uma equipe de astrônomos liderada por Krzystof Belczynski na Universidade de Varsóvia. Após as observações recentes, a equipe assumiu que a escassez não era causada por falta de observação ou efeito de seleção, mas simplesmente não havia muitos objetos nessa faixa de massa.
Em vez disso, a equipe analisou os mecanismos das supernovas que criariam esses objetos. Estrelas com menos de ~ 20 massas solares devem explodir em supernovas, deixando para trás estrelas de nêutrons, enquanto aquelas com mais de 40 massas solares devem entrar em colapso diretamente em buracos negros com pouca ou nenhuma fanfarra. Esperava-se que as estrelas entre essas faixas preenchessem essa lacuna de 2 a 5 remanescentes de massa solar.
O novo estudo propõe que a lacuna seja criada por um interruptor inconstante no processo de explosão da supernova. Em geral, as supernovas ocorrem quando os núcleos são preenchidos com ferro, que não podem mais criar energia através da fusão. Quando isso acontece, a pressão que sustenta a massa da estrela desaparece e as camadas externas colapsam no núcleo imensamente denso. Isso cria uma onda de choque que é refletida pelo núcleo e se afasta para fora, colidindo com mais material em colapso e cria um impasse, onde a pressão externa equilibra o material que cai. Para a supernova prosseguir, essa onda de choque externa precisa de um impulso extra.
Enquanto os astrônomos discordam exatamente sobre o que pode causar essa revitalização, alguns sugerem que ela é gerada como o núcleo, superaquecido a centenas de bilhões de graus, emite neutrinos. Sob densidades normais, essas partículas passam pela maioria da matéria, mas nas regiões superdensas dentro da supernova, muitas são capturadas, reaquecendo o material e levando a onda de choque de volta para criar o evento que observamos como supernova.
Independentemente do que a causa, a equipe sugere que esse ponto é crítico para a massa final do objeto. Se explodir, grande parte da massa do progenitor será perdida, empurrando-a para uma estrela de nêutrons. Se ele não for empurrado para fora, o material entra em colapso e entra no horizonte de eventos, acumulando massa e levando a massa final para cima. É um momento de tudo ou nada.
E o momento é uma boa descrição de quão rápido isso ocorre. At a maioria, os astrônomos sugerem que essa interação entre o choque externo e o colapso interno leva um único segundo. Outros modelos colocam a escala de tempo em um décimo de segundo. O novo estudo observa que, quanto mais rapidamente a decisão ocorre, mais acentuada é a diferença nos objetos resultantes. Como tal, o fato de que existe uma lacuna pode ser tomado como evidência para que esta seja uma decisão em frações de segundo.
