O que é uma estrela de nêutrons? - Médico - 2023

Contente

Você pode imaginar comprimindo o Sol em uma esfera do tamanho da ilha de Manhattan? E não estamos falando de um enredo de ficção científica. Estamos falando sobre ciência. Algo assim existe no Universo e tem nome e sobrenome: uma estrela de nêutrons.

O Cosmos tem 13,8 bilhões de anos e 93 bilhões de anos-luz de diâmetro. Ele tem vida longa e é imenso o suficiente para abrigar corpos celestes que rompem com todos os nossos esquemas. E cada vez que aprendemos mais sobre seus segredos, mais percebemos que o Universo é maravilhoso e, ao mesmo tempo, aterrorizante.

E um dos eventos mais fascinantes que podem acontecer no Cosmos são as mortes das estrelas. Cada uma das estrelas do Universo tem um ciclo de vida. Eles nascem, iniciam reações de fusão nuclear, vivem bilhões de anos, exaurem seu combustível e, eventualmente, morrem.

E é nesta morte que o Universo brinca com as leis físicas. No artigo de hoje, então, falaremos sobre algumas estrelas incrivelmente densas que se formam como um remanescente do colapso gravitacional de estrelas supermassivas. Prepare-se para sua cabeça explodir. Porque hoje embarcaremos em uma emocionante jornada pelos segredos das estrelas de nêutrons.

Recomendamos que você leia: "As 10 estrelas mais estranhas do Universo"

O que são estrelas de nêutrons?

Estrelas de nêutrons são o conjunto de estrelas com propriedades muito específicas. Se trata de estrelas que se formam como remanescentes após o colapso gravitacional de estrelas supermassivas com massas entre 8 e 20 vezes maiores que a do Sol.

Estrelas de nêutrons são corpos celestes que consistem no núcleo comprimido de uma estrela supermassiva que esgotou seu combustível e, portanto, morreu devido a um colapso sob sua própria gravidade.

Como o próprio nome sugere, uma estrela de nêutrons é composta de nêutrons. E embora possamos explicar isso com mais detalhes posteriormente, devemos ser claros sobre como isso é incrível. Em uma estrela de prótons, os átomos foram quebrados. O colapso gravitacional foi tão intenso que prótons e elétrons se fundiram em nêutrons.

É isso que permite atingir uma densidade simplesmente inimaginável. Um metro cúbico de estrela de nêutrons pesaria cerca de um trilhão de kg. Um único metro cúbico de seu material pesaria um milhão de milhões de milhões de kg. Isso nos leva a afirmar que uma colher de sopa de estrela de nêutrons pesaria tanto quanto todos os veículos motorizados da Terra.

É incrível, sim. Mas é mais incrível saber que essas estrelas eles têm um diâmetro de apenas 10 km, mas uma massa que pode ser o dobro da do Sol. Lembra-se do que dissemos sobre comprimir o Sol até que ele fique do tamanho da ilha de Manhattan? Bem, aqui está. Pode atingir densidades tão imensas que o grau de compactação é enorme. São esferas de apenas 10 km de diâmetro, mas com massa até o dobro da do Sol. E se levarmos em conta que o Sol pesa 1.990 milhões de quatrilhões de kg, nossas cabeças explodem completamente.

As estrelas de nêutrons são um dos objetos mais misteriosos do mundo da Astronomia e, por enquanto, o corpo celeste e objeto natural do mais denso Universo cuja existência está comprovada. Sem levar em conta os buracos negros, é claro, porque eles têm uma densidade infinita.

Também deve ser notado que algumas estrelas de nêutrons giram rapidamente e emitem feixes de radiação eletromagnética. Quando isso acontece, eles recebem os nomes dos famosos pulsares., estrelas de nêutrons que giram sobre si mesmas várias centenas de vezes por segundo (um ponto em sua superfície pode se mover a mais de 70.000 km / s), têm um campo magnético muito intenso e emitem jatos de raios X. São faróis no Universo com uma regularidade em sua rotação mais perfeita do que qualquer relógio atômico.

Em resumo, uma estrela de nêutrons é o remanescente de uma estrela supermassiva que colapsou gravitacionalmente ao exaurir seu combustível, dando origem a uma esfera de 10 km de diâmetro onde os átomos foram quebrados, formando assim um "mingau" de nêutrons que permite atingir densidades de cerca de um trilhão de kg por metro cúbico, sendo assim os objetos mais densos do Universo de existência comprovada. O Sol se compactou em Manhattan. Esta é uma estrela de nêutrons.

Recomendamos a leitura: "Os 10 materiais e objetos mais densos do Universo"

Como as estrelas de nêutrons são formadas?

Nesse ponto, duas coisas devem ter ficado muito claras. Um, as estrelas de nêutrons são muito estranhas e extremas. E dois, o que são formados após a morte de uma estrela supermassiva. E agora que entendemos o que são, vamos ver exatamente como essa morte estelar faz com que esses corpos celestes incrivelmente densos apareçam.

E para isso, devemos nos colocar no contexto das estrelas supermassivas, que são aquelas que têm entre 8 e 20 vezes a massa do Sol. Elas são milhões de vezes maiores que o Sol, mas não massivas o suficiente para colapsar em uma singularidade, ou seja, um buraco negro. Quando uma estrela tem entre 8 e 20 massas solares, está na faixa ideal para que sua morte resulte na formação de uma estrela de nêutrons.

1. Nascimento e sequência principal de uma estrela supermassiva

Essas estrelas supermassivas têm uma expectativa de vida mais curta do que estrelas menores, mas como todas as estrelas, elas se formam após a condensação de gás e partículas de poeira em uma nebulosa. Quando a gravidade permite que as reações de fusão nuclear se acendam nesta protoestrela, dizemos que a sequência principal foi inserida. Uma estrela nasceu.

A sequência principal se refere ao estágio mais longo na vida de uma estrela e é um período de bilhões (digamos que a expectativa de vida média dessas estrelas, apesar de ser altamente variável, é de 8.000 milhões de anos) de anos durante os quais a estrela consome seu combustível por meio da fusão nuclear. Um exemplo dessa estrela é Rigel, uma supergigante azul localizada a 860 anos-luz de distância e que, com um diâmetro de 97.000.000 km, é quase 80 vezes maior que o Sol, além de ter uma massa de 18 massas solares e uma luminosidade de 85.000 vezes mais intenso que o sol.

De qualquer forma, quando essas estrelas supermassivas completam sua sequência principal, à medida que suas reservas de combustível começam a se esgotar, a contagem regressiva começa. O equilíbrio perfeito entre a força nuclear (puxando para fora) e a gravidade (puxando para dentro) começa a se quebrar.

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

2. A estrela perde massa e incha

E o que acontece? Primeiro a estrela incha aumentando de tamanho devido à perda de massa (a gravidade não pode neutralizar a força nuclear). Esta fase de vida muito curta é conhecida como supergigante amarela, na qual a estrela está a caminho de se tornar uma supergigante vermelha.

Essas supergigantes vermelhas são o penúltimo estágio de vida das estrelas supermassivas e são as maiores do Universo em termos de volume. Na verdade, UY Scuti, com um diâmetro de 2.400.000.000 km, é a maior estrela conhecida no Universo e é uma supergigante vermelha.

Neste estágio, a estrela continua a perder massa, então a gravidade tem cada vez mais dificuldade para neutralizar a força nuclear. As reações de fusão nuclear, apesar de o combustível estar acabando, continuam, empurrando a estrela para fora, que é o que causa esse aumento de volume.

No entanto, quando o combustível estiver totalmente esgotado, a situação se inverterá. E quando essa supergigante vermelha não tiver mais matéria para fundir, seu núcleo se desligará. As reações de fusão nuclear cessarão repentinamente e das duas forças que mantinham o corpo celeste em equilíbrio, apenas uma permanecerá: a gravidade. E essa gravidade vai causar o fenômeno mais violento do Universo: uma supernova.

Recomendamos que você leia: "As 10 maiores estrelas do Universo"

3. Morte, supernova e estrela de nêutrons

Quando ele gasta completamente seu combustível, a estrela morre. E literalmente morrer. A estrela colapsa sob sua própria gravidade, causando uma explosão incrivelmente violenta conhecida como supernova. Essas explosões estelares atingem as temperaturas mais altas do Universo (3.000 milhões de graus) e liberam enormes quantidades de energia (incluindo radiação gama), assim como todos os elementos químicos que a estrela havia formado durante sua sequência principal por meio de reações de fusão.

Agora, a estrela explode na forma de uma supernova e é isso? Não. Ou, pelo menos, não é usual. Na maioria das vezes, algo permanece como um remanescente. E se sua massa for mais de 30 vezes a do Sol, o colapso gravitacional terá sido tão intenso que a própria matéria terá se partido e uma singularidade se formará no espaço-tempo. Se a estrela fosse hipermassiva, bem, um buraco negro se formará.

Mas se for massivo o suficiente para colapsar na forma de uma supernova (o Sol nunca fará isso porque é muito pequeno e não muito massivo, então seu colapso gravitacional simplesmente deixará uma anã branca como um remanescente), mas o suficiente para gerar um buraco negro, ele ficará na metade. E é aí que a estrela de nêutrons entra em ação.

O colapso gravitacional da estrela foi tão intenso que, além de morrer na forma de uma supernova, fez com que os átomos do núcleo da estrela se separassem. Os prótons e elétrons em seus átomos se fundiram em nêutrons, que faz com que as distâncias intraatômicas desapareçam e densidades inimagináveis possam ser alcançadas.

A estrela de nêutrons, então, é formada após o colapso gravitacional paralelo à supernova, fazendo com que os átomos do núcleo da estrela moribunda se separem e, assim, obtendo um corpo celeste que nada mais é do que um amontoado dessas partículas subatômicas. Sem dúvida, as estrelas de nêutrons são incríveis e nos mostram o quão violento o Universo pode ser.

Recomendamos a leitura: "O que é uma supernova?"