O que tem no núcleo de uma estrela de nêutrons? Cientistas devem descobrir logo

Um novo estudo pode ajudar os astrônomos a descobrirem do que as estrelas de nêutrons são feitas, apesar de todas as dificuldades para observá-las e determinar suas características. Os autores apresentam um novo parâmetro para calcular o estado de matéria das estrelas de nêutrons por meio de ondas gravitacionais.

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Estrelas de nêutrons são um tipo de remanescente que sobra após uma estrela massiva explodir em supernova. O nome sugere que elas sejam feitas de nêutrons (e por um bom motivo), mas em que estado?

Alguns cientistas especulam que, no núcleo da estrela, os nêutrons sejam esmagados com tanta força que se despedaçam em quarks — as partículas fundamentais que constituem os prótons e nêutrons.

Em outras palavras, o coração das estrelas de nêutrons pode ser formado por uma sopa de quarks. Isso seria um estado da matéria impressionante, provavelmente não encontrado em outros objetos universo afora. Mas não é fácil comprovar essa hipótese.

As dificuldades começam com as medições de uma estrela de nêutrons. Por serem muito pequenas e distantes, é praticamente impossível calcular o raio, que é uma medida importante para se determinar a “equação de estado” (EoS).

O EoS é uma relação entre as grandezas na forma de equação que descreve o estado da matéria — desde que se tenha um determinado conjunto de condições físicas do objeto. Calcular o EoS de uma estrela de nêutrons é um dos principais objetivos dos estudiosos.

Para escrever a fórmula e determinar o estado de matéria das estrelas de nêutrons, os cientistas precisam de medidas como massa e raio do objeto. Como dito antes, o raio não é fácil de se obter. Mas os autores do novo estudo descobriram uma solução que envolve análises de ondas gravitacionais.

Há algum tempo, os físicos consideram que sinais de ondas gravitacionais produzidas pela fusão de duas estrelas de nêutrons podem fornecer algo chamado “frequência espectral de pico” (ou f2), uma medição que pode substituir o raio na equação de estado.

No entanto, dependendo da massa da estrela de nêutrons, talvez isso ainda não seja o suficiente. Os autores do novo estudo demonstraram que, em massas maiores, é preciso usar mais um parâmetro: uma inclinação da relação massa-raio.

Quando a EoS é aplicada a uma estrela de nêutrons com mais de 1,4 massa solar, a relação massa-raio muda drasticamente e resulta em um raio maior do que o previsto. Para corrigir isso, os autores incluíram um “parâmetro que depende da inclinação da curva massa-raio”, escreveram.

Assim, quando os próximos detectores de ondas gravitacionais forem inaugurados, espera-se que esse estudo ajude os astrônomos a determinar o raio das estrelas de nêutrons e, nos casos em que houver maior massa envolvida, o problema seja resolvido sem maiores dificuldades.

O estudo foi publicado na The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: The Astrophysical Journal Letters, Institute for Advanced Study