Recentemente, observamos o campo magnético mais forte já registrado no Universo. O campo recorde foi descoberto na superfície de uma estrela de nêutrons chamada GRO J1008-57 com uma força de campo magnético de aproximadamente 1 BILHÃO de Tesla. Para efeito de comparação, o campo magnético da Terra é de cerca de 1 / 20.000 de Tesla – dezenas de trilhões de vezes mais fraco do que você experimentaria nesta estrela de nêutrons … e isso é uma coisa boa para sua saúde e bem-estar geral.
Estrelas de nêutrons são os “núcleos mortos” de estrelas outrora massivas que acabaram com suas vidas como supernovas. Essas estrelas exauriram seu suprimento de combustível de hidrogênio em seu núcleo e um equilíbrio de poder entre a energia interna da estrela surgindo para fora e a própria gravidade maciça da estrela esmagando-se para dentro é cataclismicamente desequilibrado – a gravidade vence. A estrela colapsa sobre si mesma. As camadas externas caem sobre o núcleo esmagando-o no objeto mais denso que conhecemos no Universo – uma estrela de nêutrons.
Até os átomos são esmagados. Elétrons carregados negativamente são forçados a entrar nos núcleos atômicos encontrando suas contrapartes prótons positivas, criando mais nêutrons. Quando o núcleo não pode ser mais esmagado, o material restante da estrela volta ao espaço em uma explosão massiva – uma supernova.
A estrela de nêutrons resultante, feita do núcleo estelar esmagado, é tão densa que uma única amostra do tamanho de um cubo de açúcar pesaria bilhões de toneladas – tanto quanto uma montanha (embora se você for “digno”, PODE ser capaz de erguê-la já que o martelo de Thor é feito desse material). As estrelas de nêutrons têm normalmente cerca de 20 km de diâmetro e ainda podem ter um milhão de graus Kelvin na superfície.
Mas se eles estão “mortos”, como as estrelas de nêutrons podem ser alguns dos objetos mais magnéticos e poderosos do Universo?
GRO J1008-57 é uma estrela de nêutrons girando ou “pulsar”. Os pulsares foram descobertos pela primeira vez em 1967 por Jocelyn Bell por meio de observações de um “pulso” de rádio regular de 1,33 segundo. Os pulsos foram determinados como não sendo de origem humana, então o objeto foi designado – embora jocosamente – LGM1 (Little Green Men 1). Uma estrela de nêutrons girando projeta um feixe de energia ao longo de seus pólos magnéticos que varre o espaço enquanto a estrela gira – como os feixes de um farol giratório.
Dependendo da orientação da estrela, esses feixes podem varrer o campo de visão da Terra, resultando em um “pulso” de energia com cada uma das rotações da estrela. Mas por que as estrelas de nêutrons têm campos magnéticos incrivelmente poderosos? Parece contra-intuitivo, visto que são feitos de partículas com carga neutra (daí o nome de nêutron). Bem, se você fosse cortar uma estrela de nêutrons, ela seria formada por várias camadas.
Uma nuvem de elétrons restantes perto da superfície, mais abaixo traços de “impurezas” carregadas de vários núcleos atômicos remanescentes após a formação da estrela de nêutrons, uma crosta de nêutrons e um núcleo de um fluido de nêutrons sem fricção teorizado ainda mais misturado com impurezas.
A combinação de camadas torna a estrela incrivelmente condutora. Gire um objeto muito condutor e você cria um fluxo agitado de partículas carregadas que gera um poderoso campo magnético. O próprio campo magnético do nosso planeta é criado pela rotação do núcleo de níquel-ferro da Terra. No entanto, as rotações das estrelas de nêutrons são surpreendentemente rápidas.
Como um patinador artístico retraindo os braços para girar mais rapidamente, o “momento angular” da estrela gigante original, com milhões de quilómetros de raio, é preservado e transferido para um objeto compacto giratório cada vez mais rápido com apenas 10 km de largura (imagine um patinador artístico girando com braços de milhões de quilômetros de comprimento, puxando-os até o centro do corpo).
A primeira estrela de nêutrons descoberta tinha um período de rotação de 1,33s. GRO J1008-57 é 93,3s. Alguns giram em meros milissegundos. Então, essas estrelas “mortas” são do tamanho de uma cidade, mais densas do que qualquer material no universo, têm um milhão de graus e giram a uma boa fração … da velocidade da luz. (Aliás, sobre o tema “morto” é estrelado por um dos membros do Grateful Dead, Mickey Hart, criou canções a partir de batidas de pulsar.)
Lapso de tempo de 5 meses das ondas de choque que emanam do Pulsar da Nebulosa do Caranguejo enquanto ele gira dentro da Nebulosa do Caranguejo. A própria nebulosa é o que resta de uma explosão de supernova – Observatório Chandra
Mas como podemos medir a força da energia magnética de um pulsar? Uma técnica especial pode ser usada com uma classe específica de pulsares aos quais GRO J1008-57 pertence, chamados pulsares de Raios-X alimentados por acreção.
GRO J1008-57, a cerca de 20.000 anos-luz da Terra, está na verdade em uma relação gravitacional binária com uma estrela companheira viva de classe B. B são estrelas pesadas, cerca de uma dúzia de vezes a massa do nosso Sol e milhares de vezes mais brilhantes. A superdensidade de GRO J1008-57 cria uma poderosa atração gravitacional 100 bilhões de vezes mais poderosa do que a da Terra, que arranca o material estelar de sua companheira.
Esse material cai em direção à estrela de nêutrons. Ele se torna emaranhado no campo magnético da estrela de nêutrons fluindo ao longo das “linhas” desse campo para os pólos magnéticos norte e sul, onde se acumula ou se acumula na superfície.
O material estelar atinge a superfície com metade da velocidade da luz, liberando uma tremenda energia de raios-X. Esses Raios-X, antes de irradiar para longe da estrela de nêutrons, passam pelo campo magnético na superfície da estrela de nêutrons. O campo magnético espalha alguns dos raios-X deixando uma lacuna ou “linha de absorção” no espectro dos raios-X.
É como uma impressão digital deixada pelo campo magnético na energia do raio-X que podemos ver com nossos telescópios. Onde essa linha de absorção aparece ao longo do espectro de Raios-X se relaciona diretamente com a força do campo magnético na superfície da estrela de nêutrons onde o material estelar está caindo. O fenômeno da linha é conhecido como Recurso de Espalhamento de Ressonância do Ciclotron.
Em 2017, a explosão de raios-X mais brilhante já observada de GRO J1008-57 foi registrada pelo satélite chinês Insight-HXMT. Uma equipe de cientistas do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade Eberhard Karls de Tübingen, Alemanha, analisou as linhas de aborto do ciclotron no espectro de raios-X recebido.
A equipe anunciou recentemente que descobriu linhas no espectro correspondentes a um campo magnético de 1 bilhão de Tesla – o mais poderoso já registrado no Universo. Poderoso o suficiente para separar literalmente os átomos. Então, se ele não vaporizar você com seu imenso calor, ou obliterando a gravidade, sua estrutura atômica basicamente se dissolveria nas forças magnéticas.
No Simon Fraser University Trottier Observatory, onde fiz imagens de astrofotografia, recentemente instalamos um espectrômetro. Semelhante ao Insight-HXMT, observamos espectros de objetos no espaço – embora em luz visível em vez de raios-X. Eu estava reconhecidamente desapontado. Eu estava acostumado a ver os dados vindo do osciloscópio como belas imagens de estrelas e galáxias, em vez de linhas de absorção em um espectro.
Enquanto eu estava interpretando os dados, o Dr. Howard Trottier, fundador do Observatório apontou para algumas linhas em um espectro e disse, “isso é um disco de acreção orbitando uma estrela” e minha mente explodiu. De repente, uma linha era uma massa agitada de plasma em torno de alguma estrela distante. E isso é ciência !! Uma linha minúscula revela uma parte distante do Universo que podemos não ser capazes de “ver”, mas podemos deduzir através de décadas de pesquisa e nossa imaginação, transformando dados em discos de acreção, estrelas gigantes, plasma voando próximo à velocidade da luz, poderoso Raios-X e relíquias estelares giratórias. CIÊNCIA!!
Publicado em 20/09/2020 01h12
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