As estrelas de nêutrons mais pesadas podem ter núcleos de matéria estranha

A física fica estranha nos extremos. A astrofísica geralmente lida com o extremamente grande – grandes energias, grandes gravidades e muitas e muitas coisas. A mecânica quântica, por outro lado, normalmente lida com os extremamente pequenos – quarks e outras partículas que são completamente invisíveis ao olho humano. 

Representação artística de uma estrela de nêutrons.Crédito – Pixabay / Domínio Público 

Até agora, apesar de décadas de tentativas, nenhuma Grande Teoria Unificada (ou qualquer outra teoria) combina essas duas teorias opostas. Isso torna ainda mais interessante que uma equipe do Observatório da Montanha Púrpura da Academia Chinesa de Ciências tenha proposto uma ideia de que os núcleos interiores de estrelas de nêutrons, um dos exemplos mais extremos de grandes extremos do universo, poderiam ser compostos por um tipo de partícula minúscula que faz parte da "sopa" da mecânica quântica chamada quark estranho.

Quarks estranhos são um dos seis tipos de quarks encontrados no Modelo Padrão da física de partículas. Eles são emparelhados com vários outros quarks, incluindo Charm, Up e Bottom. Normalmente, é difícil estudar esses quarks na vida real, pois eles se dissipam quase imediatamente após serem criados a um ponto em que são mensuráveis.

No entanto, as estrelas de nêutrons são feitas de alguns dos materiais mais densos do universo. Eles são tipicamente formados quando uma estrela fica sem combustível e colapsa sobre si mesma. Às vezes, esse fenômeno cria um buraco negro, enquanto outras vezes, dependendo da massa da estrela, ele cria uma estrela de nêutrons.

Dada a física empolgante em torno de sua criação, muitos dados foram coletados sobre estrelas de nêutrons. Estes incluem ondas gravitacionais de fusões binárias de estrelas de nêutrons, sua massa e seus raios. Todos esses dados foram alimentados em um modelo pelo pesquisador do CAS, e outra parte desse modelo deu a eles um resultado estranho de quark. Essa parte é a cromodinâmica quântica.

A cromodinâmica quântica, comumente conhecida como QCD, é um ramo da física de partículas que lida com a forma como os quarks interagem entre si. Ele reuniu muitas evidências experimentais ao longo dos anos, mas ainda é desafiador para a maioria dos não especialistas enrolar a cabeça. Um componente significativo dela é conhecido como força da cor, que os cientistas acreditam ser responsável por uma das quatro forças fundamentais da física – a força nuclear forte.

Os pesquisadores usaram a QCD para verificar outra série de cálculos conhecida como "equação de estado", que ajuda a determinar quando a matéria faz a transição de "hadrônica" (ou seja, matéria normal que é composta de nêutrons, prótons e elétrons) para matéria quark. Normalmente, os hádrons são compostos pelos próprios quarks, mas em pressões altas o suficiente, as ligações que mantêm esses quarks juntos na formação de hádrons se rompem.

De acordo com a nova pesquisa, a pressão dentro das estrelas de nêutrons parece exceder esses níveis, fazendo com que seus núcleos internos sejam compostos inteiramente de quarks. E esses núcleos quarky podem ter até 1 km de largura.

Tudo isso é mais um exemplo da natureza extrema da astrofísica e de como fenômenos massivos, como estrelas de nêutrons, podem ser alimentados por fenômenos extraordinariamente minúsculos, como quarks estranhos. Ainda há muito mais a aprender sobre estrelas de nêutrons à medida que elas continuam a brilhar como faróis da física extrema que nos ajudarão a entender melhor nosso universo.

Fonte: universetoday.com