As estrelas de neutrões são uma das coisas mais extremas e violentas do Universo, devendo a sua existência à morte de algo majestoso. Tratam-se de uma espécie de núcleos atómicos gigantes com apenas alguns quilómetros de diâmetro, sendo tão densas como estrelas com milhares de vezes o seu tamanho.
Como são as estrelas de neutrões formadas?
As estrelas existem devido a um ténue equilíbrio entre a atração gravítica da matéria para o seu interior, e a energia libertada da fusão dos elementos químicos aí presentes. Milhares de milhões de biliões de toneladas de plasma estão constantemente a ser atraídos para o centro das estrelas, estando sujeitos a uma força tão extrema que os núcleos dos átomos de hidrogénio se fundem originando hélio. Quando a reserva de hidrogénio de uma estrela chega ao fim e todo o hidrogénio for convertido em hélio dá-se início uma nova fase na vida de uma estrela. No caso de estrelas de tamanho médio como é o caso do nosso Sol estas passam por uma fase de gigante vermelha em que o hélio é convertido em carbono até se transformarem em anãs brancas.
No caso de estrelas muito maiores que o Sol as coisas são diferentes. Quando todo o hélio é extinguido o balanço entre a força da gravidade exercida e a energia perde-se, ganhando a gravidade. Enquanto as camadas exteriores da estrela aumentam centenas de vezes o seu tamanho, o núcleo atinge temperaturas cada vez mais altas fundindo elementos mais pesados a uma velocidade cada vez maior. Todo o carbono é convertido em néon numa questão de séculos, néon em oxigénio num ano, oxigénio em silício em meses, e silício em ferro num só dia. A estrela encontrou a sua morte. A fusão pára abruptamente restando apenas o núcleo de ferro. Não existindo força para contrabalançar a força gravítica, o núcleo é esmagado pelo resto da estrela. Os electrões e protões que habitualmente se repelem fundem-se em neutrões que são depois comprimidos tanto quanto possível. Aquela que era uma bola de ferro do tamanho da Terra é comprimida em algo do tamanho de uma cidade.
É então que…BOOOM, acontece aquilo a que chamamos de supernova. Toda a estrela é esmagado contra o núcleo a uma velocidade de 25% a velocidade da luz. Esta implosão ressalta do núcleo de ferro remanescente produzindo uma enorme explosão com uma onda de choque que expele o que resta da estrela, deixando para trás aquilo a que se chama de estrela de neutrões.
O que é uma estrela de neutrões?
As estrelas de neutrões são corpos celestes extremamente densos. Estas possuem uma massa 1 000 000 de vezes a massa da Terra comprimida num objecto do tamanho de uma cidade. Ou seja, em comparação seria o mesmo que colocar o Monte Evareste dentro de uma chávena de café.
A gravidade exercida por uma estrela de neutrões é extrema, sendo apenas superada pela dos buracos negros. A sua superfície atinge temperaturas de 1 000 000 °C que quando comparada com a temperatura da superfície do nosso Sol (6000 °C) quase o faz parecer uma esfera de gelo.
Apesar de tal como o nome indica as estrelas de neutrões serem estrelas, a sua estrutura assemelha-se à de um planeta, com atmosfera, crusta e núcleo. A crusta destas estrelas é extremamente dura, sendo composta por uma camada de ferro resultante da supernova. À medida que nos aproximamos do centro da estrela a gravidade comprime cada vez mais os átomos aí existentes, levando à fusão de praticamente todos os protões e electrões em neutrões.
Uma vez chegando à base da crusta os núcleos estão tão próximos uns dos outros que se começam a tocar, adquirindo uma forma que os físicos responsáveis pela descoberta acharam ser semelhante a gnocchi. Denomina-se então a esta região de fase de gnocchi. Aqui encontramos a “massa”!
À medida que a profundidade aumenta vai haver um rearranjo dos neutrões existentes, adquirindo forma de cilindros e posteriormente folhas, conhecidas por fase de esparguete e de lasanha, respetivamente.
A toda esta “massa” os físicos chamaram de nuclear pasta, algo que em português se traduz como massa alimentícia nuclear. Esta é tão densa que é muito provavelmente o material mais resistente do Universo.
Chegamos por fim ao núcleo. Não se sabe ao certo quais são as suas propriedades uma vez que não se sabe como se comporta a matéria quando esta é tão comprimida. Os neutrões podem-se dissolver num oceano de quarks (partículas elementares que constituem os protões e os neutrões, entre outros) e gluões, algo denominado de plasma de quarks-gluões. Alguns desses quarks podem-se até transformar em quarks estranhos originando aquilo a que se chama matéria estranha, com propriedades tão extremas que mereceu a sua própria publicação (consulta-a em Sabias que o núcleo de uma estrela de neutrões pode conter a substância mais perigosa do Universo? e aprende mais)
Ou então poderão até permanecer na forma de neutrões, ninguém sabe ao certo. É por questões como esta que se faz ciência!
Fonte:
Baseado no vídeo “Neutron Stars – The Most Extreme Things that are not Black Holes” da autoria da equipa do Kurzgesagt publicado no seu canal do YouTube.