O que é uma estrela preon? - Médico - 2023

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O Universo é um lugar incrível e, ao mesmo tempo, cheio de mistérios incríveis que, às vezes, podem até ser aterrorizantes. Por mais que avancemos em nosso conhecimento do Cosmos, existem milhares de coisas que ainda não sabemos. E é que para cada pergunta que respondemos, muitas outras aparecem.

E, neste contexto, é a morte das estrelas que guarda mais segredos. É quando uma estrela morre que acontecem os eventos mais violentos e surpreendentes do Universo, desde a formação de estrelas de nêutrons até o surgimento de singularidades no espaço-tempo, dando origem a um buraco negro.

E justamente quando pensávamos que havíamos resolvido o enigma das mortes estelares, entre as fórmulas e as leis físicas surgiu a possibilidade de que existissem corpos celestes mais incríveis do que qualquer outro: as estrelas dos preons.


Você pode imaginar comprimindo o Sol em uma esfera do tamanho de uma bola de golfe? Que esta pergunta sirva de aperitivo antes de mergulharmos em uma viagem emocionante em que analisaremos a suposta existência de estrelas feitas de hipotéticas partículas subatômicas que brincam como nenhuma outra com as leis do Universo.

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Quais são as estrelas preon?

As estrelas preon são estrelas hipotéticas compostas por preons, partículas subatômicas cuja existência não foi comprovada.. É um tipo hipotético de estrela (não pudemos confirmar, mas também negar sua existência) incrivelmente pequena. Como já dissemos, com o tamanho aproximado de uma bola de golfe.

Nesse contexto, estrelas preônicas, em teoria, se formariam após o colapso gravitacional de estrelas incrivelmente massivas. Mais massivas do que aquelas que dão origem, ao morrer, a estrelas de nêutrons, mas não o suficiente para colapsar em uma singularidade e, assim, dar origem a um buraco negro. Eles seriam apenas o passo anterior para a formação dessa singularidade espaço-tempo. Ainda assim, posteriormente analisaremos em profundidade seu hipotético processo de formação.


Essas estrelas seriam um "mingau" do que se conhece como preons, um tipo de partículas subatômicas hipotéticas (nem sabemos se as partículas que as compõem realmente existem) que constituiriam um dos elementos mais elementares (vale a pena a redundância) do Universo.

Nesse sentido, enquanto estrelas massivas que colapsam na forma de supernova e deixam uma estrela de nêutrons como remanescente, que recebe esse nome porque os átomos se separam e os prótons e elétrons se fundem em nêutrons (permitindo assim ter uma esfera de pouco mais de 10 km de diâmetro), nessas estrelas preônicas colapso gravitacional é tão incrivelmente violento que não apenas os átomos estão mais quebrados, mas os próprios nêutrons (e até mesmo os quarks) quebram.

No colapso gravitacional que dá origem a uma estrela preônica, os nêutrons se dividiriam em quarks (sabemos que essas partículas existem), que são as partículas subatômicas elementares de nêutrons e prótons; e os quarks, por sua vez, se decomporiam no que, em teoria, poderiam ser suas partículas elementares: os preons.


Ao quebrar não apenas as distâncias dentro do átomo, mas entre as próprias partículas subatômicas, obteríamos um corpo incrivelmente denso. Na verdade, se existissem, as estrelas preônicas seriam o corpo celeste mais denso do Universo (sem contar os buracos negros, é claro). Estamos falando sobre o que um metro cúbico de estrela preônica pesaria cerca de um quatrilhão de quilogramas. Sim. Um metro cúbico desta estrela pesaria 1.000.000.000.000.000.000.000.000 kg. Simplesmente inimaginável.

Essa densidade explica não só que, como dissemos, essas estrelas têm uma massa como a do Sol, mas um tamanho não muito maior do que uma bola de golfe ou uma maçã, mas, sendo tão incrivelmente pequenas, não podemos detectá-las. As leis da física permitem sua existência e, de fato, é razoável pensar que existam (o maior obstáculo é saber se existem preons), já que estrelas que estão prestes a entrar em colapso em uma singularidade poderiam quebrar ainda mais suas partículas subatômicas. elementais.

Em resumo, uma estrela de preons é um corpo celeste hipotético que permanece como um remanescente da morte de uma estrela quase tão massiva a ponto de colapsar em uma singularidade e em que os quarks se quebrariam em supostas partículas subatômicas chamadas preons, permitindo assim a formação de uma estrela que, se existisse, seria o objeto mais denso do Cosmos. O Sol em uma bola de golfe. Simplesmente incrível.

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Como as estrelas preônicas se formariam?

Como já dissemos, eles são estrelas hipotéticas. Não há nada comprovado, pois apesar das previsões matemáticas e físicas indicarem que sua existência seria possível, somos muito limitados pela tecnologia.

E estima-se que apenas 10% das estrelas em nossa galáxia (e no Universo em geral) são massivas o suficiente para que sua morte e subsequente colapso gravitacional (também explodindo em supernovas) levem a estrelas de nêutrons, estrelas de quark., Buracos negros e essas assim chamadas estrelas preônicas.

Se levarmos em conta que estimamos que apenas entre 2 e 3 supernovas ocorrem em nossa galáxia a cada século, essas supernovas são sempre o passo anterior para a formação desses corpos celestes que listamos, que essas estrelas preon teriam o tamanho de uma bola de golfe (não pudemos vê-los, apenas detectamos seu intenso poder gravitacional), e que, como veremos, eles seriam uma chance muito grande, não é à toa que não conseguimos detectá-los. Mesmo assim, se existe, sabemos bem qual seria o processo que permitiria sua formação. Você quer saber? Vamos lá.

1. Sequência principal de uma estrela supermassiva

Vamos começar, como pode ser de outra forma, no começo. Tudo começa com o nascimento de uma estrela. E é justamente nesse processo de formação que se determina o destino dessa estrela. Dependendo da massa que tiver, estará predestinado a morrer de uma forma ou de outra.

Estrelas com massas menores que o Sol, ou no máximo sete vezes mais massivas, estão fadadas a morrer de uma maneira muito enfadonha. Não haverá supernovas ou estrelas de nêutrons ou qualquer coisa. Sem ir mais longe, nosso Sol, ao morrer, se tornará uma anã branca, que será um resquício de sua morte. Essas anãs brancas são 66.000 vezes mais densas do que a estrela original e são o resultado de um colapso gravitacional no qual o núcleo se compacta em uma esfera do tamanho da Terra. Não é ruim. Mas queremos coisas mais radicais.

E para encontrar coisas mais extremas, temos que viajar para as estrelas supermassivas. E são apenas cerca de 20 massas solares que, como veremos, a mágica acontece. Estima-se que uma estrela entre 8 e 20 massas solares, ao morrer, colapsa em uma estrela de nêutrons. E que quando tem entre 20 e 120 massas solares (acredita-se que seja o limite de massa de uma estrela), quando morre, colapsa em um buraco negro.

Mas você tem certeza de que não existe meio-termo entre uma estrela de nêutrons e um buraco negro? A teoria da estrela preônica nos diz que sim. Não existe uma fronteira nítida entre a estrela de nêutrons e os buracos negros. Deve haver nuances. E é aqui que esses incríveis corpos celestes entram em ação.

A estrela supermassiva com cerca de 20 massas solares segue sua seqüência principal (o estágio mais longo de sua vida em que consome seu combustível) normalmente, mas quando começa a ficar sem combustível, começa a contagem regressiva. Está a caminho de morrer.

  • Recomendamos que você leia: "As 21 fases da vida de uma estrela (e suas características)"

2. Os átomos da estrela estão quebrados

Quando a estrela começa a ficar sem combustível, o equilíbrio perfeito entre a força das reações de fusão nuclear (puxando para fora) e a própria gravidade da estrela (puxando para dentro) é quebrado.

Por causa da perda de massa, a princípio, a força da gravidade não pode neutralizar a da força nuclear. Quando isso acontece, a força da fusão nuclear vence a gravidade, fazendo com que ele inche, ou seja, aumente o volume. É nesta fase que se encontram as maiores estrelas do Universo.

A estrela continua perdendo massa e a força nuclear continua ganhando até que, quando o combustível se esgota, a situação se inverte. Quando o núcleo da estrela é desligado e a fusão nuclear pára. E o que causa isso? Bem, das duas forças que mantiveram o equilíbrio, apenas uma permanece: a gravidade.

E essa gravidade fará com que a estrela entre em colapso sob seu próprio peso.. Assim, ocorre o colapso gravitacional que marca não apenas a morte da estrela, mas o início dos eventos surpreendentes e perturbadores que veremos a seguir.

O colapso gravitacional não apenas faz com que a estrela exploda na forma de uma supernova (o fenômeno mais violento em todo o Universo), mas seu núcleo é submetido a forças compressivas que são simplesmente inimagináveis.

Quando a estrela colapsa gravitacionalmente e explode dando origem a uma supernova, seu núcleo permanece como um remanescente, que está sofrendo as consequências de tal colapso. Tanto é assim que os átomos da própria estrela se separam. Prótons e elétrons se fundem em nêutrons, fazendo com que as distâncias intra-atômicas desapareçam (Lembremos que 99,9999999% do volume do átomo estava vazio e agora, de repente, ele não está mais vazio) e que uma “massa” de nêutrons se forma.

Muitas estrelas supermassivas, ao morrer, permanecem nesta fase de estrela de nêutrons, uma espécie de corpo celeste cuja existência está absolutamente confirmada e que atinge densidades da ordem de um trilhão de kg por metro cúbico. Imagine comprimir o Sol em uma esfera de 10 km, mais ou menos do tamanho da Ilha de Manhattan. Esta é uma estrela de nêutrons.

Mas, para chegar à estrela dos preons, não podemos ficar aqui. Entramos no reino das hipóteses e vemos o que acontece se esse colapso gravitacional for intenso o suficiente para quebrar esses nêutrons.

  • Para saber mais: "O que é uma estrela de nêutrons?"

3. Os quarks iriam quebrar em preons

Hipoteticamente, caso o colapso gravitacional não seja intenso o suficiente para quebrar a própria matéria e dar origem a uma singularidade no espaço-tempo (formar um buraco negro), mas é mais forte do que para as estrelas de nêutrons médias coisas incríveis começariam a acontecer.

Os nêutrons são partículas subatômicas compostas, o que significa que são feitos de outras partículas subatômicas elementares: quarks. E quando uma estrela é muito, muito, muito massiva, mas não o suficiente para o colapso gravitacional culminar em um buraco negro, até mesmo esses nêutrons podem se quebrar em suas partículas elementares.

Cada nêutron é composto de três quarks, que são partículas "sub-subatômicas" 2.000 vezes menores que esses nêutrons. e eles estão ligados entre si por forças tão fortes (perdoe a redundância) que sua união só poderia ser quebrada devido ao colapso gravitacional de estrelas incrivelmente massivas.

Nesse ponto, os nêutrons se separam e seus quarks constituintes são liberados. E não é apenas porque aproveitamos 100% do volume do átomo (antes de quebrar os átomos em nêutrons, aproveitamos apenas 0,00000001%), mas também desaparecem as distâncias dentro do nêutron que separavam os quarks.

Nesse ponto, paramos de ter uma "massa" de nêutrons e temos uma "massa" de quarks. Uma estrela de quark se formou, que tem uma densidade ainda maior. Essas estrelas quark teriam um diâmetro de apenas 1 km. E seu núcleo, onde seriam atingidas temperaturas de 8.000 milhões de ° C (não esqueçamos que tudo é hipotético daqui em diante), teria o tamanho de uma maçã, mas a massa de duas Terras. Surpreendente.

E é precisamente esta situação no núcleo que faria com que a estrela continuasse a colapsar sobre si mesma. Nesse ponto, os quarks se transformam em léptons, outro tipo de partícula subatômica. E esse "mingau" de quarks e léptons seria, em teoria, a matéria mais densa do Universo.

Ou não? Quarks e léptons são partículas subatômicas incrivelmente pequenas, mas ainda são férmions. Ou seja, são partículas que não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo que outras partículas. E se esses quarks e leptons fossem feitos de partículas quânticas que não seguissem esse princípio de exclusão?

Bem, chegaríamos a esta estrela de preons. Os preons seriam partículas "sub-sub-subatômicas" hipotéticas que constituiriam o nível mais elementar de organização desses quarks e leptons e que poderiam se sobrepor. Ou seja, um preon poderia ocupar o mesmo espaço no mesmo tempo que outro preon. Não, não faz sentido. Mas não há lógica no mundo quântico. O importante é que isso seja perfeitamente possível.

4. Formação de uma estrela preônica

No momento em que os quarks e léptons se transformavam em preônios, um corpo celeste incrivelmente denso se formava: a estrela dos preônios. E não é apenas que aproveitamos 100% do volume do átomo e que quebramos os nêutrons em suas partículas elementares, mas também temos um objeto cujas partículas podem ocupar o mesmo espaço no mesmo tempo que outras .

Não é surpreendente, então, que se acredite que Essas estrelas de preões, se existirem, podem ser 47 milhões de vezes mais densas que as estrelas de nêutrons. Essas estrelas preônicas seriam apenas o passo anterior para a formação de uma singularidade. O colapso gravitacional foi quase tão intenso a ponto de formar um buraco negro, mas está bem próximo.

Esses preons teriam cerca de 2 zeptômetros (um bilionésimo de metro) e poderiam se sobrepor, resultando no corpo celeste mais incrivelmente denso do Universo. O Sol em uma bola de golfe.

  • Recomendamos a leitura: "O que é um buraco negro?"