Uma Exploração Tridimensional de Campos Magnéticos, Rotação e Recuperação do Choque em um Progenitor de Supernova de Colapso de Núcleo de 39 M_\odot

Apresentamos simulações tridimensionais hidrodinâmicas e magnetohidrodinâmicas de supernovas de colapso de núcleo, originadas de um progenitor de 39 M_\odot com rotação rápida e alta compactação. O objetivo principal foi investigar os papéis da rotação e dos campos magnéticos na recuperação do choque. Este estudo visou diferenciar a expansão impulsionada por neutrinos, a deformação induzida pela rotação e o fluxo polar auxiliado magneticamente no mesmo progenitor.

Para tal, desenvolvemos três modelos distintos: um modelo hidrodinâmico de referência não rotativo, um modelo hidrodinâmico rotativo e um modelo magnetizado rotativo. Todos os três modelos alcançam uma expansão descontrolada do choque no intervalo de tempo simulado, apresentando, contudo, morfologias e escalas de tempo distintamente diferentes.

O modelo magnetizado é o primeiro a se recuperar e desenvolve o fluxo bipolar mais evidente. Em contraste, o modelo rotativo não magnetizado experimenta a recuperação do choque por último e permanece comparativamente mais compacto ao final da simulação. O modelo não rotativo também sofre recuperação do choque, mas posteriormente entra em colapso e se transforma em um buraco negro cerca de um segundo após o rechaço do núcleo.

No modelo magnetizado, as tensões de Maxwell desempenham um papel crucial. Elas redistribuem o momento angular e extraem energia da rotação diferencial da estrela de próton-nêutron, resultando na redução do spin do núcleo interno. Este processo auxilia na canalização da energia livre rotacional para o fluxo polar emergente, contribuindo significativamente para a dinâmica observada.

A emissão de neutrinos, embora de menor magnitude, também fornece um dissipador adicional de momento angular em ambos os modelos rotativos. Este mecanismo, somado aos efeitos magnéticos e rotacionais, influencia a evolução e a estabilidade dos sistemas simulados, destacando a complexidade das interações físicas envolvidas.

Nossas descobertas indicam que a rotação rápida e os campos magnéticos fortes podem induzir um fluxo polar precoce, auxiliado magneticamente, em três dimensões. É importante ressaltar que, mesmo com esses fatores, a dinâmica resultante permanece intrinsecamente assimétrica, desafiando a simplificação para modelos de menor dimensionalidade.

Neste progenitor extremo, a rotação também oferece um suporte significativo contra a formação imediata de buracos negros. No entanto, a estabilidade remanescente a longo prazo permanece incerta, extrapolando-se o intervalo simulado. Futuros estudos serão necessários para determinar o destino final desses objetos.