Estrela de nêutrons quase impossivelmente massiva detectada

Os astrônomos descobriram recentemente a estrela de nêutrons mais massiva até hoje, quase no limite teórico para tais estrelas. Mas é apenas do tamanho de uma pequena cidade.

Estrêla de Neutróns NASA
  • Pesquisadores usando o Green Bank Telescope descobriram recentemente uma estrela batizada de J0740 + 6620, uma estrela de nêutrons que tem a massa que pode chegar.
  • Estrelas de nêutrons são núcleos únicos, remanescentes de estrelas mais massivas. Eles são tão densos que são quase inteiramente compostos de nêutrons, o que resulta em uma física muito estranha.
  • No caso de J0740 + 6620, os astrônomos tiveram muita sorte: esta estrela exibia dois fenômenos que a tornavam mais fácil de localizar e estudar. O exame de estrelas como esta nos deixa muito mais perto de compreender algumas das físicas mais extremas de nosso universo.

Fora dos buracos negros, as estrelas de nêutrons são os objetos mais densos em nosso universo, e a estrela de nêutrons recentemente descoberta por astrônomos usando o Telescópio Banco Verde (GBT) atinge o ponto mais denso já medido, aproximando-se do limite teórico de densidade para tais estrelas. J0740 + 6620, como a estrela é chamada, contém 2,17 vezes a massa do Sol. Mas se você fosse correr uma maratona, já teria viajado mais longe do que o diâmetro desta estrela de nêutrons, que tem apenas 30 km de diâmetro.



'As estrelas de nêutrons são tão misteriosas quanto fascinantes', disse Thankful Cromartie, principal autor do papel descrevendo a nova estrela. “Esses objetos do tamanho de uma cidade são essencialmente núcleos atômicos gigantescos. Eles são tão grandes que seus interiores assumem propriedades estranhas. '



O que são estrelas de nêutrons?

Conforme as estrelas envelhecem e morrem, seu estado final depende de sua massa. Para entender como as estrelas de nêutrons se formam a partir dessas estrelas moribundas, precisamos entender como as anãs brancas se formam primeiro. A maioria das estrelas ( 97 por cento ) eventualmente se tornarão anãs brancas, o próximo tipo de estrela mais densa depois de uma estrela de nêutrons, devido a um tipo de sinal de parada cósmico embutido. Simplificando, as anãs brancas são tão densas que as ligações atômicas de seu material se quebraram, transformando-as em um plasma de núcleos atômicos e elétrons. Mas é difícil ficar muito mais denso do que isso; os elétrons não querem estar no mesmo estado que os outros e resistirão a serem comprimidos a ponto de isso ocorrer. Os físicos chamam isso de pressão de degeneração de elétrons.

Estrelas que começam com menos de 10 massas solares tendem a se tornar anãs brancas, que por sua vez têm um limite superior de cerca de 1,44 massas solares. Mas se você começar com uma estrela mais densa, com 10 a 29 massas solares, poderá produzir uma estrela de nêutrons. Neste ponto, a densidade da estrela é tão grande que supera a pressão de degeneração de elétrons. Os elétrons ainda não querem ocupar o mesmo estado, então eles são forçados a se combinar com os prótons, formando nêutrons como resultado e emitindo neutrinos. Assim, estrelas de nêutrons são - apropriadamente - compostas quase inteiramente de nêutrons.



As estrelas de nêutrons são sustentadas pela pressão de degeneração de nêutrons, que funciona de maneira semelhante à forma como a degeneração de elétrons mantém as anãs brancas. Mas também como as anãs brancas, há um limite máximo para a quantidade de pressão que as estrelas de nêutrons podem suportar.

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'As estrelas de nêutrons têm esse ponto de inflexão em que suas densidades interiores ficam tão extremas que a força da gravidade supera até mesmo a capacidade dos nêutrons de resistir a colapsos posteriores', disse Scott Ransom, co-autor do artigo. É por isso que J0740 + 6620 parece ser tão grande quanto uma estrela de nêutrons pode chegar: apenas cerca de 2,17 massas solares. Se J0740 + 6620 tivesse mais massa, teria entrado em colapso em um buraco negro. 'Cada estrela de nêutrons' mais massiva 'que encontramos', continuou Ransom, 'nos aproxima de identificar aquele ponto de inflexão e nos ajuda a compreender a física da matéria nessas densidades alucinantes.'

O que torna o J0740 + 6620 especial?

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Animação: BSaxton, NRAO / AUI / NSF



Uma animação artística do atraso de Shapiro. Pulsares disparam feixes de ondas de rádio de seus pólos e giram rapidamente. Quando eles estão em um sistema binário, podemos medir o efeito da gravidade de sua estrela irmã (neste caso, uma anã branca) nas ondas de rádio, o que nos permite estimar a massa da estrela irmã e, por sua vez, a massa do pulsar.

Há uma estimativa 100 milhões estrelas de nêutrons na Via Láctea, mas a maioria delas são estrelas antigas e frias, o que as torna muito difíceis de detectar. Felizmente, J0740 + 6620 era um pulsar, um tipo de estrela de nêutrons de rotação rápida que emite ondas de rádio e outras radiações eletromagnéticas de seus pólos magnéticos. À medida que a estrela gira, esses feixes parecem 'pulsar' de nossa perspectiva com uma regularidade incrível, semelhante à de um relógio. A maioria das estrelas de nêutrons é difícil de identificar, mas quando as ondas de rádio de um pulsar varrem a Terra, elas se tornam muito mais fáceis de localizar e estudar.

J0740 + 6620 também tinha outra qualidade que o tornava um achado de sorte para os pesquisadores. A estrela estava na verdade em um sistema binário com uma anã branca companheira. Esses dois fatos significaram que os pesquisadores foram capazes de medir a massa da nova estrela por meio de algo chamado 'Atraso de Shapiro'.

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Quando a anã branca companheira de J0740 + 6620 passou na frente do feixe de ondas de rádio da estrela de nêutrons, os astrônomos na Terra puderam detectar um ligeiro atraso nas ondas de rádio que chegavam. Isso ocorre porque a gravidade da anã branca distorceu o espaço ao seu redor, forçando as ondas de rádio que passavam a viajar um pouco mais longe do que o normal. Medindo isso, os astrônomos foram capazes de calcular a massa da anã branca. Saber a massa de um planeta em um sistema binário torna simples calcular a massa do parceiro; assim, descobriu-se que J0740 + 6620 é a estrela de nêutrons mais massiva até hoje.


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