Estrela de nêutrons revela forma de matéria bizarra

Segundo um novo estudo, o núcleo ultradenso de uma estrela que explodiu contém uma forma bizarra de matéria supercondutora chamada superfluido. Superfluidos são feitos de partículas carregadas, supercondutoras, que permitem o fluxo de corrente elétrica sem resistência. A estrela estudada chama-se Cassiopéia A (Cas A). Ela é uma estrela de nêutrons, que é o que sobra da supernova, a explosão de uma estrela massiva no fim de sua vida. Ou seja, Cas A é o remanescente de uma estrela gigante que explodiu a cerca de 330 anos atrás. Ela está a cerca de 11.000 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Cassiopéia. Os cientistas detectaram um mergulho rápido na temperatura de Cas A. A queda de temperatura é uma sólida evidência para a presença de um estranho estado da matéria no núcleo de Cas A, o superfluido. Segundo os pesquisadores, a estrela tem esfriado cerca de 4% durante um período de 10 anos. Esse esfriamento, embora pareça pequeno, é muito dramático e surpreendente, o que significa que algo incomum está acontecendo dentro desta estrela de nêutrons.

Estrelas de nêutrons são uns dos objetos mais densos conhecidos. Uma colher de chá do material das estrelas de nêutron tem uma massa de 6 bilhões de toneladas. A pressão no núcleo da estrela é tão imensa que a maioria dos elétrons se funde com prótons, produzindo nêutrons. Os físicos desenvolveram modelos detalhados para prever como a matéria deveria se comportar em tais altas densidades, incluindo a possibilidade de superfluidos se formarem. A superfluidez é um estado sem fricção da matéria. Os superfluidos criados em laboratórios na Terra apresentaram propriedades notáveis. Ele pode escalar, por exemplo, e escapar de recipientes hermeticamente fechados. Em seus estudos, dois grupos de cientistas encontraram evidências de que o arrefecimento rápido em Cas A é devido à formação de um superfluido de nêutrons no núcleo da estrela de nêutrons, e que isso aconteceu nos últimos 100 anos, mais ou menos.

A pesquisa fornece a primeira evidência direta de nêutrons superfluidos e prótons no núcleo de uma estrela de nêutrons. As temperaturas de Cas A são consistentes com a teoria, que prevê que uma estrela de nêutrons deve ser submetida a um resfriamento distinto durante a transição para o estado superfluido. Segundo os pesquisadores, o resfriamento deve continuar por mais algumas décadas antes de parar. Na Terra, o surgimento de superfluidez em materiais ocorre em temperaturas extremamente baixas, próximas ao zero absoluto, cerca de menos 273 graus Celsius. Mas em estrelas de nêutrons, pode ocorrer a temperaturas exorbitantes de altas, pois as interações das partículas ocorrem através da força nuclear (que une os quarks para formar prótons e nêutrons, e prótons e nêutrons para formar núcleos atômicos).

Até agora, havia uma grande incerteza nas estimativas da temperatura crítica. Mas as novas pesquisas estimam entre 500 milhões a 1 bilhão de graus Celsius. As descobertas sugerem que Cas A pode servir como um bom teste para estudar como se comportam matérias ultradensas a nível atômico. Os resultados também são importantes para a compreensão da diversidade entre as estrelas de nêutrons, incluindo as pulsações, as explosões de magnetares e a evolução de campos magnéticos poderosos. Os novos estudos poderiam também ajudar os cientistas a entender melhor as pequenas e bruscas mudanças em estrelas de nêutrons rotantes altamente magnetizadas, conhecidas como pulsares.

Fonte: LiveScience