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Até agora, pouco se sabe sobre o interior das estrelas de nêutrons, aqueles objetos extremamente compactos que podem se formar após a morte de uma estrela: a massa do nosso Sol ou ainda mais é comprimida em uma esfera com o diâmetro de uma grande cidade. Desde sua descoberta, há mais de 60 anos, os cientistas vêm tentando decifrar sua estrutura. O maior desafio é simular as condições extremas dentro das estrelas de nêutrons, que dificilmente podem ser recriadas na Terra em laboratório. Existem, portanto, muitos modelos nos quais várias propriedades – de densidade e temperatura – são descritas com a ajuda das chamadas equações de estado. Essas equações tentam descrever a estrutura das estrelas de nêutrons desde a superfície estelar até o núcleo interno.
Agora, os físicos da Goethe University Frankfurt conseguiram adicionar mais peças cruciais ao quebra-cabeça. O grupo de trabalho liderado pelo Prof. Luciano Rezzolla no Instituto de Física Teórica desenvolveu mais de um milhão de equações de estado diferentes que satisfazem as restrições impostas por dados obtidos da física nuclear teórica, por um lado, e por observações astronômicas, por outro. Ao avaliar as equações de estado, o grupo de trabalho fez uma descoberta surpreendente: estrelas de nêutrons “leves” (com massas menores que cerca de 1,7 massas solares) parecem ter um manto macio e um núcleo rígido, enquanto estrelas de nêutrons “pesadas” (com massas maiores que 1,7 massas solares) em vez disso têm um manto rígido e um núcleo mole. “Esse resultado é muito interessante porque nos dá uma medida direta de quão compressível pode ser o centro das estrelas de nêutrons”, diz o Prof. Luciano Rezzolla, “As estrelas de nêutrons aparentemente se comportam um pouco como os bombons de chocolate: as estrelas leves se assemelham aos chocolates que têm um avelã em seu centro cercada por chocolate macio, enquanto as estrelas pesadas podem ser consideradas mais parecidas com aqueles chocolates em que uma camada dura contém um recheio macio.
Crucial para essa percepção foi a velocidade do som, um foco de estudo do aluno de bacharelado Sinan Altiparmak. Essa medida de quantidade descreve a rapidez com que as ondas sonoras se propagam dentro de um objeto e depende de quão rígida ou mole é a matéria. Aqui na Terra, a velocidade do som é usada para explorar o interior do planeta e descobrir depósitos de petróleo.
Ao modelar as equações de estado, os físicos também foram capazes de descobrir outras propriedades anteriormente inexplicadas das estrelas de nêutrons. Por exemplo, independentemente da sua massa, muito provavelmente têm um raio de apenas 12 km. Assim, eles são tão grandes em diâmetro quanto a cidade natal da Goethe University, Frankfurt. O autor Dr. Christian Ecker explica: “Nosso extenso estudo numérico não apenas nos permite fazer previsões para os raios e massas máximas de estrelas de nêutrons, mas também para estabelecer novos limites em sua deformabilidade em sistemas binários, ou seja, quão fortemente eles distorcem cada um outros através de seus campos gravitacionais. Esses insights se tornarão particularmente importantes para identificar a equação de estado desconhecida com futuras observações astronômicas e detecções de ondas gravitacionais de estrelas em fusão.”
Assim, enquanto a estrutura exata e a composição da matéria dentro das estrelas de nêutrons continuam sendo um mistério, a espera até sua descoberta certamente pode ser adoçada com um ou dois chocolates.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade Goethe Frankfurt. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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