Usando o GBT (Green Bank Telescope), astrônomos descobriram a estrela de nêutrons mais massiva até agora, um pulsar de rápida rotação a aproximadamente 4.600 anos-luz da Terra.
© NRAO/B. Saxton (ilustração de um pulsar)
Este objeto recorde está no limite da existência, aproximando-se da massa máxima teoricamente possível para uma estrela de nêutrons.
As estrelas de nêutrons, remanescentes compactos de estrelas massivas transformadas em supernovas, são os um dos objetos mais densos do Universo conhecido, depois dos buracos negros. Somente um cubo de açúcar de material de uma estrela de nêutrons pesaria 100 milhões de toneladas aqui na Terra, o equivalente a toda a população humana. Embora estes objetos são estudados há já décadas, permanecem muitos mistérios sobre a natureza dos seus interiores: será que os nêutrons esmagados se tornam "superfluidos" e fluem livremente? Será que se decompõem numa sopa de quarks subatômicos ou de outras partículas exóticas? Qual é o ponto de inflexão em que a gravidade vence a matéria e forma um buraco negro?
Uma equipe de astrônomos usou o GBT para nos levar mais perto das respostas.
Os cientistas, membros do NANOGrav Physics Frontiers Center, descobriram que um pulsar de milissegundo, chamado J0740+6620, é a estrela de nêutrons mais massiva já medida, acumulando 2,17 vezes a massa do nosso Sol numa esfera com apenas 30 km de diâmetro. Esta medição está perto dos limites de quão grande e compacto um único objeto se pode tornar sem se esmagar a ele próprio num buraco negro. Trabalhos recentes envolvendo ondas gravitacionais observadas pelo LIGO durante a colisão de estrelas de nêutrons sugerem que o valor de 2,17 massas solares pode estar muito perto deste limite.
Os pulsares recebem este nome devido aos feixes gêmeos de ondas rádio que emitem dos seus polos magnéticos. Estes feixes varrem o espaço de maneira semelhante a um farol. Alguns giram centenas de vezes por segundo. Dado que os pulsares giram com velocidade e regularidade fenomenais, os astrônomos podem usá-los como equivalentes cósmicos dos relógios atômicos. Esta cronometragem precisa auxilia no estudo da natureza do espaço-tempo, e na medida das massas de objetos estelares e na melhoraria da sua compreensão da relatividade geral.
No caso deste sistema binário, que é visto quase de lado da perspetiva da Terra, esta precisão cósmica forneceu um percurso para os astrônomos calcularem a massa das duas estrelas.
À medida que o pulsar passa por trás da sua anã branca companheira, há um atraso sutil (na ordem dos 10 milionésimos de segundo) no tempo de chegada dos sinais. Este fenômeno é conhecido como "Atraso de Shapiro". Em essência, a gravidade da anã branca distorce levemente o espaço ao seu redor, de acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein. Esta distorção significa que os pulsos da estrela de nêutrons giratória têm que viajar um pouco mais enquanto se desviam das distorções do espaço-tempo provocadas pela anã branca.
Os astrônomos podem usar este atraso cronológico para calcular a massa da anã branca. Uma vez conhecida a massa de um dos corpos em co-órbita, a determinação precisa da massa do outro é um processo relativamente simples.
A pesquisa propunha observar este sistema em dois pontos especiais das suas órbitas mútuas para calcular com precisão a massa da estrela de nêutrons.
As estrelas de nêutrons têm este ponto de inflexão, onde as suas densidades interiores se tornam tão extremas que a força da gravidade supera a capacidade dos nêutrons em resistir a um colapso gravitacional. Cada estrela de nêutrons mais massiva que for encontrada aproxima-se da identificação deste ponto crítico e propiciando compreender a física da matéria a estas densidades surpreendentes.
Um artigo foi aceito para publicação na revista Nature Astronomy.
Fonte: Green Bank Observatory
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