Se um simples marshmellow colidisse com essa estrela liberaria a energia de milhares de bombas atômicas
Em um fenômeno que desafia o imaginável, uma estrela de nêutrons — remanescente de uma estrela massiva que esgotou seu combustível — foi identificada girando a uma velocidade estonteante de 716 rotações por segundo. Essa rotação coloca esse astro entre os corpos mais rápidos conhecidos no universo, com a descoberta realizada por uma equipe que utilizou o telescópio de raios-X NICER da NASA, acoplado ao exterior da Estação Espacial Internacional.
A estrela em questão, com apenas 20km de diâmetro, faz parte do sistema binário 4U 1820-30, a cerca de 26 mil anos-luz da Terra, na constelação de Sagitário. Além de girar rapidamente, esse corpo cósmico é marcado por explosões termonucleares que geram energias equivalentes a inúmeras bombas atômicas, fenômeno que traz novas percepções sobre as forças extremas envolvidas na vida e na morte de estrelas.
Velocidade e Violência Cósmica: A Rotação Rápida das Estrelas de Nêutrons
Estrelas de nêutrons são o produto do colapso de estrelas com pelo menos oito vezes a massa do Sol. Quando uma estrela massiva esgota seu combustível, seu núcleo colapsa sob a própria gravidade, comprimindo-se até o ponto em que prótons e elétrons se fundem para formar nêutrons, criando um corpo incrivelmente denso e compacto. Esse colapso é tão intenso que, em muitos casos, resulta em uma rápida rotação devido à conservação do momento angular, um princípio semelhante ao que faz um patinador girar mais rápido ao fechar os braços.
No caso da estrela em 4U 1820-30, ela iguala o recorde de outra estrela de nêutrons, a PSR J1748–2446, com 716 rotações por segundo — ou seja, mais de 42 mil rotações por minuto. Esse fenômeno desafia o senso comum e impressiona os cientistas, que observam que tal rotação só é possível em sistemas binários em que a estrela de nêutrons captura matéria de sua companheira, um processo que aumenta sua velocidade de rotação.
A Misteriosa Anã Branca do Sistema Binário
O sistema binário 4U 1820-30 não é lar apenas de uma estrela de nêutrons; ele também abriga uma anã branca, um tipo de estrela que representa o estágio final de estrelas menores, como o nosso Sol. Nesse sistema, a anã branca orbita sua companheira de nêutrons a cada 11 minutos — a órbita mais rápida já observada para esse tipo de sistema. Essa proximidade entre os corpos estelares é o que facilita o fenômeno de “roubo” de matéria, onde a anã branca, ao transferir massa para a estrela de nêutrons, alimenta as explosões de energia em sua superfície.
Esse ciclo de transferência de matéria e explosões pode gerar ondas de raios-X tão intensas que chegam a 100.000 vezes a luminosidade do Sol, destacando como esses sistemas binários são laboratórios naturais para estudar fenômenos de física extrema, incluindo a formação de elementos pesados que não podem ser gerados em condições normais.
Explosões de Proporções Colossais
Durante o período de estudo entre 2017 e 2021, o NICER detectou 15 explosões de raios-X, sendo uma delas marcada por uma frequência de 716 Hz — o que comprova a rotação da estrela de nêutrons. Quando essa matéria acumulada atinge um ponto crítico, ocorre uma explosão termonuclear na superfície da estrela de nêutrons, liberando uma energia fenomenal. Essas explosões não apenas iluminam brevemente o cosmos, mas também permitem aos cientistas estudar a física que governa esses fenômenos violentos e únicos.
Como o cientista Jerome Chenevez aponta, o estudo de eventos tão intensos oferece insights sobre a evolução dos sistemas estelares e sobre a formação de elementos no universo. Esses eventos revelam o comportamento da matéria em condições que ultrapassam as que poderiam ser replicadas em qualquer laboratório terrestre.
Estrelas de Nêutrons: Tesouros Cósmicos da Densidade e Gravidade
Uma estrela de nêutrons é tão densa que uma colher de chá de sua matéria pesaria cerca de 10 milhões de toneladas — aproximadamente o peso de 85.000 baleias azuis. Essa densidade gera uma gravidade que acelera a matéria a velocidades de milhões de quilômetros por hora antes de impactar sua superfície. Uma colisão com algo tão pequeno quanto um marshmallow, por exemplo, liberaria energia equivalente à de mil bombas de hidrogênio. Esse tipo de força e densidade faz das estrelas de nêutrons algumas das maravilhas mais intensas e incomuns do cosmos.
Além disso, a atração gravitacional e o movimento orbital com a anã branca geram condições para que a estrela de nêutrons acumule ainda mais matéria em sua superfície, gerando o cenário ideal para essas explosões termonucleares. Esse processo cíclico de explosões oferece uma janela valiosa para entender como esses fenômenos influenciam o ambiente ao redor e produzem elementos pesados que acabam enriquecendo o espaço interestelar.
Aceleração Cósmica e Conservação do Momento Angular: Curiosidades sobre a Física Estelar
Assim como o patinador que acelera ao puxar os braços, uma estrela de nêutrons gira mais rápido ao reduzir seu tamanho no processo de colapso. A rotação em velocidade tão alta só é possível graças à conservação do momento angular, um princípio que rege corpos em rotação em todas as escalas, da humana à cósmica. Esse fenômeno é amplificado em estrelas de nêutrons devido à densidade extraordinária e ao acúmulo de matéria, o que provoca as condições extremas que produzem explosões como as observadas em 4U 1820-30.
Um Olhar para o Futuro: O Papel das Estrelas de Nêutrons na Ciência Moderna
As descobertas feitas pelo NICER são fundamentais para aprofundar o conhecimento sobre a física de estrelas de nêutrons e os limites do comportamento da matéria em condições extremas. Com estudos adicionais e novas observações, os cientistas esperam desvendar mais segredos desses corpos celestes exóticos e, quem sabe, encontrar outras estrelas de nêutrons que desafiem os limites conhecidos da rotação e explosão cósmicas.
O estudo completo foi publicado recentemente no The Astrophysical Journal, reforçando a importância de investigações contínuas sobre esses sistemas estelares binários. Esses fenômenos extremos nos oferecem uma visão fascinante da vida e da morte das estrelas, além de ajudarem a decifrar a complexa tapeçaria de elementos que compõem nosso universo.
