Com a ajuda do supercomputador mais poderoso do mundo e das novas técnicas de inteligência artificial, uma equipe internacional de investigadores teorizou como as condições extremas nas estrelas produzem carbono-12. O mesmo é descrito como “uma porta de entrada crítica para o nascimento da vida”.
A questão fundamental dos investigadores era “como é que o cosmos produz carbono-12?” disse James Vary, professor de física e astronomia na Universidade do Estado de Iowa e membro de longa data da colaboração na investigação.
“Afinal, não é fácil produzir carbono-12”, disse Vary. Dessa forma, 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 então liberar um pouco de energia extra na forma de raios gama. Dessa forma, se tornar estável carbono-12, a matéria da vida.
Um artigo recentemente publicado pela Nature Communications descreve as simulações de supercomputador dos investigadores e a teoria resultante para a estrutura nuclear do carbono que favorece, assim, a sua formação no cosmos.
O artigo descreve como partículas alfa – hélio-4 átomos, com dois prótons e dois nêutrons – podem aglomerar-se para formar átomos muito mais pesados. Incluindo então um estado de carbono-12 instável e excitado conhecido como o estado de Hoyle (previsto pelo astrofísico teórico Fred Hoyle em 1953 como um precursor da vida tal como a conhecemos).
Os investigadores escrevem que esta aglomeração de partículas alfa “é uma ideia muito bonita e fascinante. Sendo, de fato, plausível porque a partícula (alfa) é estável com uma grande energia de ligação”.
Produção de carbono-12
Para testar a teoria, os investigadores fizeram então simulações de supercomputador, incluindo cálculos sobre o supercomputador Fugaku no RIKEN Center for Computational Science, em Kobe, Japão. Fugaku está listado como o supercomputador mais potente do mundo e é, portanto, três vezes mais potente do que o nº 2, de acordo com as últimas classificações de supercomputador TOP500.
De acordo com Vary, os investigadores também fizeram o seu trabalho ab initio, ou desde os primeiros princípios. O que significa então que os seus cálculos se basearam em ciência conhecida e não incluíram pressupostos ou parâmetros adicionais.
Também desenvolveram técnicas de aprendizagem estatística. Um ramo da inteligência artificial computacional, para revelar a agregação alfa do estado de Hoyle e a eventual produção de carbono-12 estável.
Segundo Vary, a equipe trabalhou durante mais de uma década para desenvolver o seu software, refinar os seus códigos de supercomputador, executar os seus cálculos e resolver problemas menores enquanto construía o trabalho atual
“Há muita sutileza, muitas interações bonitas acontecerem lá”, disse Vary.
Todos os cálculos, quantidades físicas, e sutileza teórica correspondem aos dados experimentais existentes neste canto da física nuclear, escreveram os investigadores.
Assim, eles pensam que têm algumas respostas básicas sobre as origens do carbono-12. Vary disse que isso deveria levar a mais estudos à procura de “detalhes granulados” sobre o processo e como este funciona.
Será que a produção de carbono, por exemplo, foi sobretudo o resultado de processos internos em estrelas? perguntou Vary. Ou foram explosões de estrelas supernovas? Ou colisões de estrelas de neutrões superdensas?
No entanto, uma coisa é agora clara para os investigadores: “Esta nucleossíntese em ambientes extremos produz muitas coisas”, disse Vary, “incluindo o carbono”.
Fonte : ancientpages
Tradução : Fatos Curiosos
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