Estrelas de nêutrons são os restos de estrelas gigantes que morreram em uma explosão ardente conhecida como supernova. 

Depois de tal explosão, os núcleos dessas ex-estrelas se compactam em um objeto ultradenso com a massa do sol embalada em uma bola do tamanho de uma cidade.

Uma ilustração 3D de uma estrela de nêutrons na nebulosa. Crédito da imagem: Shutterstock

Como as estrelas de nêutrons se formam?

Estrelas comuns mantêm sua forma esférica porque a gravidade de sua massa gigantesca tenta puxar seu gás em direção a um ponto central, mas é equilibrada pela energia da fusão nuclear em seus núcleos, que exerce uma pressão externa, de acordo com a NASA. No final de suas vidas, estrelas que têm entre quatro e oito vezes a massa do Sol queimam seu combustível disponível e suas reações de fusão interna cessam. As camadas externas das estrelas colapsam rapidamente para dentro, ricocheteando no núcleo espesso e explodindo novamente como uma supernova violenta.

Mas o núcleo denso continua a entrar em colapso, gerando pressões tão altas que prótons e elétrons são comprimidos em nêutrons, bem como partículas leves chamadas neutrinos que escapam para o universo distante. O resultado final é uma estrela com massa de 90% de nêutrons, que não pode ser comprimida com mais força e, portanto, a estrela de nêutrons não pode mais se decompor.

Características de uma estrela de nêutrons

Os astrônomos teorizaram pela primeira vez sobre a existência dessas entidades estelares bizarras na década de 1930, logo após a descoberta do nêutron. Mas foi só em 1967 que os cientistas tiveram boas evidências da existência de estrelas de nêutrons na realidade. Uma estudante de pós-graduação chamada Jocelyn Bell, da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, notou estranhos pulsos em seu radiotelescópio, chegando tão regularmente que a princípio ela pensou que poderiam ser um sinal de uma civilização alienígena, de acordo com a American Physical Society. Os padrões revelaram não ser ET, mas sim radiação emitida por estrelas de nêutrons que giram rapidamente.

A supernova que dá origem a uma estrela de nêutrons transmite uma grande quantidade de energia ao objeto compacto, fazendo-o girar em seu eixo entre 0,1 e 60 vezes por segundo e até 700 vezes por segundo. Os campos magnéticos formidáveis dessas entidades produzem colunas de radiação de alta potência, que podem varrer a Terra como os feixes de um farol, criando o que é conhecido como pulsar.

As propriedades das estrelas de nêutrons estão totalmente fora deste mundo, uma única colher de chá de material de estrela de nêutrons pesaria um bilhão de toneladas. Se você de alguma forma ficasse na superfície deles sem morrer, experimentaria uma força de gravidade 2 bilhões de vezes mais forte do que a que sente na Terra.

O campo magnético de uma estrela de nêutrons comum pode ser trilhões de vezes mais forte que o da Terra. Mas algumas estrelas de nêutrons têm campos magnéticos ainda mais extremos, mil ou mais vezes a média das estrelas de nêutrons. Isso cria um objeto conhecido como magnetar. 

Tremores de estrelas na superfície de um magnetar - o equivalente aos movimentos da crosta terrestre que geram terremotos, que podem liberar enormes quantidades de energia. Em um décimo de segundo, um magnetar pode produzir mais energia do que o sol emitiu nos últimos 100.000 anos, de acordo com a NASA.

Estrelas de nêutrons, ou pulsares, emitem feixes de radiação enquanto giram. Crédito da imagem: Shutterstock

Pesquisa em estrelas de nêutrons

Os pesquisadores consideraram o uso de pulsos estáveis e semelhantes a relógios de estrelas de nêutrons para auxiliar na navegação de espaçonaves, assim como os feixes de GPS ajudam a guiar as pessoas na Terra. Um experimento na Estação Espacial Internacional chamado Explorador de Estação para Tecnologia de Navegação e Tempo de Raios-X (SEXTANT) foi capaz de usar o sinal de pulsares para calcular a localização da ISS em até 10 milhas (16 km). 

Mas ainda há muito a ser compreendido sobre estrelas de nêutrons. Por exemplo, em 2019, os astrônomos avistaram a estrela de nêutrons mais massiva já vista, com cerca de 2,14 vezes a massa do nosso Sol compactada em uma esfera provavelmente com cerca de 20 km de diâmetro. Nesse tamanho, o objeto está exatamente no limite onde deveria ter entrado em colapso em um buraco negro, então os pesquisadores estão examinando-a de perto para entender melhor a estranha física potencialmente em ação segurando-a. 

Os pesquisadores também estão ganhando novas ferramentas para estudar melhor a dinâmica das estrelas de nêutrons. Usando o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), os físicos foram capazes de observar as ondas gravitacionais emitidas quando duas estrelas de nêutrons circularam uma a outra e então colidiram. Essas poderosas fusões podem ser responsáveis pela fabricação de muitos dos metais preciosos que temos na Terra, incluindo platina e ouro, e elementos radioativos, como o urânio.

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Recursos adicionais:

• Dentro de uma Estrela de Nêutrons (infográfico)
• Assista: O que é uma Estrela de Nêutrons? [Vídeo]
• Leia mais sobre estrelas de nêutrons em: Gaia Ciência

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Referência:

MANN, Adam. What Is a Neutron Star? Live Science, Nova York, 24, out. 2019. References. Disponível em: <https://www.livescience.com/neutron-star.html>. Acesso em: 20, abr. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.