Matthew Caplan, um pesquisador de pós-doutorado da Universidade McGill, e seus colegas da Universidade de Indiana e do Instituto de Tecnologia da Califórnia, realizaram com sucesso as maiores simulações computacionais de crostas de estrelas de nêutrons, tornando-se os primeiros a descrever como eles se partem.
“A força da crosta de estrelas de nêutrons, especialmente no fundo da crosta, é relevante para um grande número de problemas astrofísicos, mas não é bem compreendida”, diz Caplan.
As estrelas de nêutrons nascem depois de uma supernova, uma implosão que comprime um objeto do tamanho do Sol a aproximadamente do tamanho de Montreal, tornando-as cem trilhões de vezes mais densas do que qualquer coisa encontrada na Terra. Sua imensa gravidade torna suas camadas externas congeladas, tornando-as semelhantes à terra, com uma crosta fina envolvendo um núcleo líquido.
Essa alta densidade faz com que o material que compõe uma estrela de nêutrons, conhecido por pasta nuclear, tenha uma estrutura única. Abaixo da crosta, forças concorrentes entre os prótons e os nêutrons fazem com que elas se agrupem em formas tais como cilindros longos ou planos, que são conhecidos na literatura como “lasagna” e “espaguete”, daí o nome “massa nuclear” ou “pasta nuclear”. Juntas, as enormes densidades e formas estranhas tornam a massa nuclear incrivelmente rígida.
Graças a suas simulações de computador, que exigiam 2 milhões de horas de processamento ou o equivalente a 250 anos em um laptop normal, Caplan e seus colegas conseguiram esticar e deformar o material encontrado na crosta profunda de estrelas de nêutrons.
“Nossos resultados são valiosos para astrônomos que estudam estrelas de nêutrons. Suas camadas externas são a parte que realmente observamos, por isso precisamos entender isso para interpretar observações astronômicas dessas estrelas”, acrescenta Caplan.
As descobertas, aceitas para publicação na Physical Review Letters, podem ajudar os astrofísicos a entender melhor ondas gravitacionais como as detectadas no ano passado, quando duas estrelas de nêutrons colidiram. Seus novos resultados sugerem mesmo que as estrelas de nêutrons isoladas podem gerar pequenas ondas gravitacionais.
“Muita física interessante está acontecendo aqui sob condições extremas e entender as propriedades físicas de uma estrela de nêutrons é uma maneira de os cientistas testarem suas teorias e modelos”, acrescenta Caplan. Com esse resultado, muitos problemas precisam ser revisitados. Uma montanha grande pode ser construída sobre uma estrela de nêutrons antes que a crosta se rompa e colapse? Como será a aparência? E o mais importante, como os astrônomos podem observá-la?” [ScienceDaily]
Referência
- M. E. Caplan, A. S. Schneider, C. J. Horowitz. The Elasticity of Nuclear Pasta. Physical Review Letters, 2018 [link]
Uma versão deste artigo foi publicada anteriormente em Outubro de 2018.
