Em um artigo publicado recentemente no site The Conversation, o pesquisador de pós-doutorado em tempo de pulsar e ondas gravitacionais, Daniel Reardon, da Universidade de Tecnologia Swinburne, na Austrália, relatou os resultados de uma missão quase impossível: pesar uma estrela de nêutrons.
O objetivo da experiência é ajudar equipes da NASA a compreender o que ocorre quando a matéria é esmagada até à beira do seu colapso, dentro desses objetos espaciais extremos. Por isso, conhecer a massa exata de uma delas permitiria não apenas avaliar matéria comprimida em estados inimagináveis na Terra, como aprender sobre a física que rege essa densidade extrema.
Afinal, uma estrela de nêutrons é o que restou de uma estrela massiva (superior a oito massas solares) após uma explosão de supernova. Esse núcleo colapsado pesa naturalmente muito mais do que o nosso Sol, mas é comprimido na forma de uma esfera do tamanho de uma cidade terrestre.
Entendendo o funcionamento de uma estrela de nêutrons
Rádio do jato de precessão em forma de S lançado pela estrela de nêutrons em Circinus X-1.Fonte: Fraser Cowie
Uma pesquisa apresentada no mês passado na Universidade de Hull, durante o Encontro Nacional de Astronomia organizado pela Royal Astronomical Society (RAS), revelou o funcionamento do sistema binário Circinus X-1. Trata-se de uma estrela de nêutrons que está roubando material de uma estrela companheira que a orbita.
Mas esse material não é imediatamente "consumido". Segundo os pesquisadores, parte dele está sendo empurrado para longe do sistema, em forma de poderosos jatos. O movimento de oscilação ou precessão feito por eles, segundo o estudo, se parece muito com a ação intermitente de um aspersor de jardim.
Observado pelo poderoso radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, o jato do Circinus X-1 está se movendo a velocidades próximas à da luz. Segundo os astrônomos, ele bate no material ao redor do sistema, constituído de gás e poeira, criando choques de terminação, que causam a desaceleração repentina dessas partículas altamente energéticas
Afinal, o que tem dentro de uma estrela de nêutrons?
O interior de uma estrela de nêutrons é extremamente denso, superando até mesmo a densidade do núcleo atômico. Por ser a forma estável mais densa de matéria conhecida no Universo, que ainda não colapsou em um buraco negro, a matéria da estrela original é tão comprimida pela força pela gravidade intensa, que prótons e elétrons se combinam para formar nêutrons.
Para mapear pontos quentes e determinar a massa e o tamanho das estrelas de nêutrons, o radiotelescópio Neutron Star Interior Composition ExploreR (NICER) da NASA, instalado na Estação Espacial Internacional, detecta raios-x vindos de pontos com temperaturas de milhões de graus na superfície desses objetos extremos.
A expectativa é que, se conseguirem entender a relação entre a massa e o raio das estrelas de nêutrons, os cientistas possam determinar a chamada equação de estado (EoS) da matéria densa existente nos seus núcleos. Uma EoS mais suave indica uma quebra exótica das partículas. Já uma EoS dura mostraria que os nêutrons persistiram.
Qual o tamanho e o peso da estrela de nêutrons?
Para resolver o mistério, os cientistas trabalharam com uma estrela de nêutrons chamada PSR J0437-4715, que é o pulsar de milissegundos mais brilhante e próximo da Terra. Além de ser estudado por quase 30 anos com o icônico radiotelescópio Murriyang, da agência nacional de pesquisa científica australiana CSIRO, o pulsar se tornou um dos principais alvos do NICER.
Trabalhando com esse objeto, que gira 173 vezes por segundo, Reardon e seus colegas calcularam sua massa como 1,42 vez a massa do nosso Sol, que pode passar a constituir o parâmetro típico de uma estrela de nêutrons.
Com isso, os cientistas do NICER conseguiram determinar a geometria dos pontos quentes de raios-x e calcular que o raio da estrela de nêutrons é de 11,4 quilômetros.
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