As estrelas de nêutrons são minúsculas em tamanho, mas quase incompreensivelmente densas. Na verdade, eles são cadáveres estelares, mas ainda têm vida suficiente para mostrar alguns dos fenômenos mais emocionantes que você pode encontrar no espaço.
“As estrelas de nêutrons não são fascinantes apenas para os astrônomos. Elas são laboratórios únicos para a física extrema”, diz Manuel Linares, professor do Departamento de Física do NTNU.
Nos próximos cinco anos, Linares vai liderar um grupo de pesquisa encarregado de estudar e procurar estrelas de nêutrons. A UE está a apoiar a exploração com uma subvenção ERC Consolidator de 2 milhões de euros.
“Nosso objetivo é encontrar as estrelas de nêutrons mais massivas e entender mais sobre os sistemas binários onde as caçamos”, diz Linares.
NINHO DE AMOR
O professor está envolvido no desenvolvimento de um novo método para medir a massa de estrelas de nêutrons. Mais sobre isso mais tarde.
A operação de pesquisa foi denominada LOVE-NEST. A abreviatura significa – o que mais? – Procurando por estrelas de nêutrons supermassivos. Quatro posições de pós-doutorado e quatro doutorados. candidatos estão envolvidos, o que é uma equipe e tanto.
Mas o que exatamente são estrelas de nêutrons? Para explicar isso, precisamos ver o que acontece quando as estrelas morrem.
Estrelas vivem após a morte
Existem várias possibilidades quando as estrelas morrem. E não, não estamos falando sobre melhores vendas de música ou elogios acríticos nos obituários. Ainda estamos no tópico de estrelas reais.
As estrelas basicamente morrem quando esgotam seu combustível. Então, alguns deles explodem.
O que eles se tornam depois depende de quão grande eles eram ao nascer – em outras palavras, a massa que eles tinham quando foram formados.
– Estrelas de baixa massa tornam-se anãs brancas. Alguns deles podem continuar a brilhar em baixa intensidade por bilhões de anos. Este provavelmente será o destino de nosso próprio sol um dia.
– Algumas das estrelas mais massivas transformam-se nos famosos buracos negros, uma região do espaço onde a gravidade é tão forte que nem mesmo a luz consegue escapar.
– Em vez disso, as estrelas não tão massivas se transformam em estrelas de nêutrons. Isso acontece quando a massa de nascimento é equivalente a cerca de 10 a 25 vezes a massa do nosso próprio sol. E essas estrelas de nêutrons são muito especiais.
Pequeno, mas extremamente denso
As estrelas de nêutrons são pequenas, mas extremamente densas. Um metro cúbico de uma estrela de nêutrons exaurida pode pesar até um quintilhão de quilogramas. Você pode ter dificuldade em conceber isso, mas é o número 1 seguido por 18 zeros, ou 1.000.000.000.000.000.000.
Pelo mesmo motivo, o campo gravitacional de uma minúscula estrela de nêutrons pode ser 100 bilhões de vezes mais forte do que o que experimentamos na superfície da Terra. Esse é o número 1 com 11 zeros, se você estiver se perguntando.
“As estrelas de nêutrons têm mais massa do que o nosso próprio sol, mas normalmente têm apenas cerca de 20 quilômetros de diâmetro”, diz Linares.
Nossa própria Lua, em contraste, tem um diâmetro de cerca de 3.500 quilômetros e a Terra pouco mais de 12.700 quilômetros.
Seria mais ou menos impossível encontrar estrelas de nêutrons se apenas usássemos nossos olhos para procurá-las. Mas nós não. É por isso que conhecemos alguns.
Apenas algumas estrelas de nêutrons são visíveis
“Conhecemos mais de 3.000 estrelas de nêutrons em nossa galáxia, mas muitas mais estão escondidas de nós”, diz Linares.
Uma razão pela qual conhecemos alguns deles e não outros, é que algumas estrelas de nêutrons se transformam em pulsares.
Esses pulsares giram várias vezes por segundo, criando radiação eletromagnética. Podemos medir essa radiação que nos permite saber onde está a estrela, mesmo que não possamos ver a própria estrela.
A grande maioria das estrelas de nêutrons que conhecemos são pulsares. Os magnetares são outro tipo de estrela de nêutrons, onde podemos observar o efeito de seus campos magnéticos ultra-fortes, mas neste artigo nos limitaremos aos pulsares de giro mais rápido.
Medindo a massa de estrelas mortas
Como se não fosse complicado o suficiente encontrar pequenas estrelas de nêutrons na vasta extensão do universo, LOVE-NEST também tem como objetivo determinar suas massas.
“Medir a massa é possível quando uma estrela de nêutrons se emparelha com outra estrela”, diz Linares.
Pesar a estrela de nêutrons isoladamente é difícil, mas o efeito da estrela de nêutrons na outra estrela é mais fácil de medir.
“Desenvolvemos uma técnica nova e mais precisa para medir a massa de um tipo de pulsar particularmente interessante”, diz Linares.
O novo método usa diferenças de temperatura para calcular a velocidade e a massa.
O calor extremo afeta a estrela companheira
Você pode pensar que nosso próprio sol é quente, o que é verdade, mas fica em torno de 6.000 graus Kelvin (que é o sistema de temperatura que os físicos usam) na superfície e um pouco mais de 14 milhões de graus K no interior.
Estrelas de nêutrons podem manter uma temperatura de até 100 milhões de graus K. Essas estrelas claramente não fazem nada pela metade.
“Quando uma estrela comum e um pulsar orbitam em torno de um centro de massa comum, o pulsar afeta a temperatura dessa estrela companheira”, diz o professor.
Pode ler velocidade e massa
O lado da estrela companheira mais próximo do pulsar é, obviamente, muito mais quente do que o outro lado.
O professor Linares observou isso não há muito tempo como parte de seu trabalho na Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) na Espanha, usando os famosos observatórios astronômicos nas Ilhas Canárias.
“Este pulsar fez com que a temperatura da superfície da estrela companheira variasse 2.400 graus K”, diz o professor.
A variação da temperatura também altera o espectro químico emitido pela estrela companheira. Esse espectro pode ser medido por físicos, mesmo quando as duas estrelas estão a 10.000 anos-luz de distância.
“Essa medição espectral, por sua vez, nos permite descobrir a velocidade com que a estrela companheira gira em torno do pulsar em um determinado momento. Quando sabemos a velocidade, também podemos calcular a massa”, diz Linares.
Este pulsar em particular tinha uma massa 2,3 vezes maior do que o nosso próprio sol. Este é o tipo de estrela de nêutrons que o LOVE-NEST está procurando.
O professor deve se manter ocupado o suficiente para avançar, mas ainda tem tempo para compartilhar seus conhecimentos. Em janeiro, Linares ministrará aulas de Astrofísica Observacional para alunos de mestrado em física na NTNU. Pode ser que estrelas de nêutrons também apareçam nesse curso.
Publicado em 24/12/2021 21h10
Artigo original: