Cientistas estudam pulsar para desvendar mistério sobre estrelas de nêutrons

Por Daniele Cavalcante | 11 de Julho de 2020 às 10h00

Em 2017, astrônomos conseguiram detectar, pela primeira vez na história, uma colisão entre duas estrelas de nêutrons - os “restos mortais” de estrelas gigantes que explodiram em supernovas e se tornaram objetos pequenos e altamente densos. A colisão entre duas estrelas de nêutrons é um evento impressionante, e compreendê-lo pode dar aos cientistas pistas sobre as origens dos elementos da tabela periódica no universo.

Os elementos mais leves surgem dentro de estrelas. Elas começam fundindo hidrogênio - o primeiro elemento da tabela - para produzir hélio, e segue fundindo hélio para produzir carbono e oxigênio. O final dessa sequência é a produção de ferro, resultado da fusão de silício. A partir daí, não é possível mais fundir o material em algo mais pesado, e o combustível já está se esgotando. Então, as estrelas gigantes explodem em supernova.

Mas e os elementos mais pesados, de onde vêm? Bem, de acordo com descobertas recentes, grande parte do ouro e outros elementos mais pesados ​​que o ferro nasceram após a colisão de estrelas de nêutrons. Por isso, a explosão de 2017 é um marco importante para investigar isso mais a fundo.

Um novo estudo buscou compreender essa colisão, que acontece a cerca de 130 milhões de anos-luz de distância da Terra. O evento resultou em uma fusão chamada GW170817, que também proporcionou a detecção de ondas gravitacionais no cosmos pela primeira vez - confirmando a teoria de Einstein sobre a existência de tais ondas.

Investigando a colisão de estrelas de nêutrons

Simulação artística de uma colisão de estrelas de nêutrons

À medida que os cientistas acompanhavam a descoberta de 2017, aconteceu algo inesperado: eles detectaram uma enorme quantidade de matéria brilhante ejetada pela colisão. Não era possível ainda determinar a composição dessa matéria, ou por que aquilo aconteceu, mas uma possível explicação era de que a fusão envolveu estrelas de nêutrons de tamanhos diferentes.

Isso seria um tanto improvável, já que os nove sistemas binários compostos por estrelas de nêutrons que conhecemos, orbitando-se suficientemente perto para se fundir, envolvem duplas de objetos de massas aproximadamente iguais. No entanto, cientistas descobriram agora um sistema binário composto por estrelas de nêutrons de tamanhos diferentes. Significa que o GW170817 poderia ter, de fato, essa característica.

Usando o Observatório Arecibo, um radiotelescópio gigante em Porto Rico, e o projeto voluntário [email protected], os pesquisadores analisaram o pulsar PSR J1913+1102, localizado a cerca de 23.290 anos-luz da Terra e descoberto em 2012. Os pulsares são muito úteis para medições cósmicas, pois são estrelas de nêutrons rotativas que emitem raios duplos de ondas de rádio de seus polos magnéticos, formando assim um “farol espacial”.

Além disso, assim como o GW170817, o PSR J1913+1102 faz parte de um sistema binário com outra estrela de nêutrons. Essas estrelas estão separadas por uma distância menor que a largura do Sol, e os cientistas estimam que elas provavelmente colidirão em cerca de 470 milhões de anos.

Concepção artística do pulsar PSR J1913+1102 (Observatório Arecibo/Universidade da Flórida Central/William Gonzalez/Andy Torres

Na nova pesquisa, os pesquisadores descobriram que o pulsar é significativamente maior que sua estrela companheira, com cerca de 1,62 vez a massa do Sol, enquanto a outra tem 1,27 massa solar. Essa é a dupla mais desigual já vista entre binários de estrelas de nêutrons que provavelmente um dia se fundirão. Portanto, o GW170817, que colidiu em 2017, pode ter sido um sistema binário desse tipo - um binário de estrela de nêutrons no qual as massas de cada uma são significativamente diferentes.

Se um objeto é maior que o outro, a força gravitacional do primeiro tende a distorcer a forma de seu vizinho, arrancando grandes quantidades de matéria antes que a fusão de fato aconteça, e pode até mesmo rasgar a estrela menor por completo. Isso resultaria na ejeção de mais material quente do que o esperado, o que explicaria o mistério dos jatos de matéria do GW170817.

Qual foi a matéria ejetada em 2017? Bem, isso permanece um mistério que se resolverá com mais observações e estudos no futuro.

Fonte: Space.com

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