Pesquisadores: Se estrelas de nêutrons têm montanhas, elas deveriam gerar ondas gravitacionais

Uma estrela de nêutrons tem 2 massas solares comprimidas em uma bola de apenas 12 quilômetros de largura. Sua gravidade superficial é tão imensa que comprime átomos e moléculas em núcleos brutos e comprime elétrons em prótons, transformando-os em nêutrons. 

Representação artística de uma estrela de nêutrons altamente magnetizada conhecida como magnetar. Crédito: Goddard Space Flight Center/S da NASA. Wiessinger 

Dadas pressões e densidades tão imensas, pode-se presumir que as estrelas de nêutrons têm uma superfície quase perfeitamente lisa. Mas você estaria errado porque sabemos que estrelas de nêutrons podem ter montanhas. Sabemos que as estrelas de nêutrons são geologicamente ativas graças aos pulsares. Os fortes campos magnéticos de uma estrela de nêutrons podem gerar feixes de energia de rádio que varrem o céu a cada rotação. Quando esses feixes se alinham em nossa direção, podemos ver pulsos regulares de luz de rádio.

Esses pulsos são extremamente regulares e, com o tempo, diminuem gradualmente de velocidade em uma pequena quantidade à medida que a estrela de nêutrons perde energia rotacional. Mas de vez em quando um pulsar irá “falhar” e experimentar um pequeno aumento na rotação. Isso se deve ao deslocamento da crosta da estrela, causando um terremoto estelar.

Assim como a Terra e outros mundos geologicamente ativos experimentam a ascensão e queda de montanhas, o mesmo ocorre com as estrelas de nêutrons. No entanto, a distribuição e a escala destas montanhas dependem da estrutura interior das estrelas de neutrões, que ainda não compreendemos totalmente. É aqui que entra um novo estudo.

Os autores começam por notar que se uma estrela de neutrões tiver uma montanha ou outra deformação que não seja axialmente simétrica, então a rotação de uma estrela de neutrões geraria ondas gravitacionais . Ainda não podemos detectar essas ondas gravitacionais, mas futuros observatórios de ondas gravitacionais poderão conseguir.

Eles prosseguem, observando que o padrão destas ondas gravitacionais será determinado pela distribuição e escala destas cadeias de montanhas. Para se ter uma ideia do que isto pode ser, os autores olham para mundos que conhecemos, como Mercúrio e Encélado. Seu trabalho é publicado no servidor de pré-impressão arXiv .

Mercúrio, por exemplo, tem uma crosta fina sobre um grande núcleo metálico e possui escarpas lobadas. Eles provavelmente são causados ​​por tensões de compressão à medida que o interior de Mercúrio esfria. Encélado, por outro lado, tem uma fina crosta gelada sobre a camada oceânica e um padrão de "listra de tigre" em suas montanhas.

Outras luas geladas como Europa têm características lineares. Cada um desses mundos possui características montanhosas impulsionadas pela interação entre a crosta e o interior. Portanto, a questão é se a crosta e o interior de uma estrela de nêutrons se comportam de maneira semelhante a qualquer um deles.

Uma coisa que os autores descobriram foi que se houver uma anisotropia em grande escala nas características da crosta de uma estrela de neutrões, como as escarpas de Mercúrio, as ondas gravitacionais geradas por elas poderiam colocar um limite superior na velocidade de rotação das estrelas de neutrões.

Embora os autores se concentrem neste efeito, também observam que a estrutura das estrelas de neutrões pode ser diversa. Alguns podem ter características de crosta semelhantes a Mercúrio, enquanto outros podem ter características semelhantes a Europa ou Encélado. Se for esse o caso, então as observações das ondas gravitacionais geradas pelas estrelas de nêutrons desempenharão um papel crucial na compreensão da sua diversidade.

Fonte: phys.org