3 de outubro de 2018

Pasta Nuclear: A substância mais dura (des)conhecida no Universo


O "macarrão nuclear" tem uma densidade calculada em 1030 ergs/cm3 - 1 erg equivale a 1 grama × centímetro2/segundo2. [Imagem: Matthew E. Caplan et al.(2018)]

Material mais forte do Universo 

As estrelas de nêutrons nascem após as supernovas, uma implosão que comprime um objeto do tamanho do Sol para o tamanho de uma cidade, o que torna esses corpos celestes cem trilhões de vezes mais densos do que qualquer coisa na Terra. Sua imensa gravidade transforma suas camadas externas em uma espécie de "super-sólido", tornando as estrelas de nêutrons semelhantes à terra em termos de contar com uma crosta fina envolvendo um núcleo pastoso ou líquido.

Astrofísicos conseguiram agora calcular a resistência do material dentro da crosta das estrelas de nêutrons. O resultado não surpreendeu: É o material mais forte conhecido no Universo, onde "conhecido" merece várias aspas, já que de fato só vislumbramos sua existência e sua natureza por simulações teóricas.

Essa alta densidade faz com que o material que compõe uma estrela de nêutrons tenha uma estrutura única. Os astrofísicos referem-se a ela como pasta nuclear - massa nuclear também é aceito, com ambos os termos no sentido de "macarrão nuclear".

Abaixo da crosta, forças concorrentes entre os prótons e os nêutrons fazem com que essas partículas se agrupem em formas tais como cilindros longos ou fitas planas, que são conhecidas na literatura como "lasanha" e "espaguete" - daí o nome "massa nuclear". Juntas, as enormes densidades e formas estranhas tornam a massa nuclear incrivelmente rígida.

Física interessante

Esta é pasta nuclear tipo lasanha. [Imagem: Matthew E. Caplan et al.(2018)]

A simulações de computador, que exigiram 2 milhões de horas de tempo de processador, o equivalente a 250 anos em um laptop com uma única boa GPU, permitiram esticar e deformar o macarrão cósmico até níveis profundos na crosta da estrela de nêutrons.

Valeu a pena, porque os resultados serão úteis em várias áreas de pesquisa.

"A força da crosta da estrela de nêutrons, especialmente a parte inferior da crosta, é relevante para um grande número de problemas astrofísicos, mas não é bem compreendida," explicou Matthew Caplan, da Universidade McGill (Canadá), que fez os cálculos em colaboração com colegas da Universidade de Indiana e do Instituto de Tecnologia da Califórnia (EUA).

"Nossos resultados são valiosos para astrônomos que estudam estrelas de nêutrons. Sua camada externa é a parte que realmente observamos, por isso precisamos entendê-la para interpretar observações astronômicas dessas estrelas," acrescentou Caplan.

Os resultados também vão ajudar os astrofísicos a entender melhor as ondas gravitacionais, como as detectadas no ano passado, quando duas estrelas de nêutrons colidiram. Os resultados desta nova simulação sugerem que mesmo estrelas de nêutrons isoladas podem gerar pequenas ondas gravitacionais.

"Um monte de 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," disse Caplan. "Com esse resultado, muitos problemas precisam ser revisitados. Até que tamanho uma montanha pode se erguer sobre uma estrela de nêutrons antes que a crosta se rompa e colapse? Como será isso? E o mais importante, como os astrônomos podem observar isto?"
Fonte: Inovação Tecnológica

Essas estrelas parecem estar viajando entre galáxias


Uma equipe de astrônomos encontrou estrelas viajando em alta velocidade para dentro da Via Láctea, o que sugere que vieram de outra galáxia. A surpresa ocorreu enquanto os pesquisadores analisavam o mais recente conjunto de dados da sonda Gaia, da ESA, a agência espacial europeia. Os cientistas procuravam por estrelas de alta velocidade sendo expulsas da Via Láctea, mas encontraram justamente o contrário: objetos ultrarrápidos voando em direção ao seu centro.

Estrelas hipervelozes

Estrelas voam por nossa galáxia a centenas de quilômetros por segundo. Seus movimentos contêm uma riqueza de informações sobre a história da Via Láctea.  A classe mais rápida dessas estrelas é chamada de estrelas de hipervelocidade. Elas supostamente iniciam sua vida perto do centro galáctico e, mais tarde, por meio de interações com o buraco negro nesse centro, são lançadas em direção à borda da galáxia.

Apenas um pequeno número de estrelas de hipervelocidade foi descoberto até hoje. O novo conjunto de dados de Gaia oferecia, assim, uma oportunidade única de procurar por mais delas.  Dos sete milhões de estrelas que Gaia mediu a velocidade total em 3D, encontramos vinte que poderiam estar viajando rápido o suficiente para eventualmente escapar da Via Láctea”, afirmou Elena Maria Rossi, uma das autoras do novo estudo, da Universidade de Leiden, na Holanda, ao portal Science Daily.

O inesperado

No entanto, a equipe se deparou com algo totalmente inesperado: em vez de voar para longe do centro galáctico, a maioria das estrelas de alta velocidade que observaram parecia estar correndo em direção a ele.  Estas podem ser estrelas de outra galáxia, passando pela Via Láctea”, sugeriu outro autor do estudo, Tommaso Marchetti.

É possível que esses intrusos intergalácticos venham da Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia relativamente pequena que orbita a Via Láctea, ou podem se originar de uma galáxia ainda mais distante.  Se for esse o caso, as estrelas carregam a marca do seu local de origem, e estudá-las a distâncias muito mais próximas que sua galáxia-mãe poderia fornecer informações sem precedentes para a astronomia.

“As estrelas podem ser aceleradas a altas velocidades quando interagem com um buraco negro supermassivo. Assim, a presença dessas estrelas aqui pode ser um sinal de tais buracos negros em galáxias próximas. As estrelas também podem ter sido parte de um sistema binário, lançadas para a Via Láctea quando sua estrela companheira explodiu como uma supernova. De qualquer forma, estudá-las poderia nos dizer mais sobre esses tipos de processos em galáxias vizinhas”, argumenta Elena.

Alternativas

Uma explicação alternativa é que as estrelas recentemente identificadas poderiam ser nativas do halo da nossa própria galáxia, aceleradas e empurradas para dentro através de interações com uma das galáxias anãs que caíram em direção à Via Láctea durante seu desenvolvimento.  Informações adicionais sobre a idade e a composição das estrelas poderiam ajudar os astrônomos a esclarecer sua origem. A equipe pretende usar telescópios terrestres para descobrir mais sobre elas. Além disso, pelo menos mais dois lançamentos de dados do Gaia estão planejados para a década de 2020, e cada um fornecerá dados mais precisos sobre um conjunto maior de estrelas.

“Nós esperamos medições de velocidade total em 3D para até 150 milhões de estrelas”, esclareceu outro autor do estudo, Anthony Brown, que trabalha processando dados da sonda. “Isso ajudará a encontrar centenas ou milhares de estrelas de hipervelocidade, entender sua origem com muito mais detalhes e usá-las para investigar o ambiente do centro galáctico, bem como a história da nossa galáxia”.

Um artigo sobre a descoberta foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fonte: hypescience.com
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