LIRGO e VIRGO detectam o encontro de uma estrela de neutrões e um buraco negro
– Notícias de 7 de maio de 2019 –
Em 2015, a primeira onda gravitacional foi observada, quase cem anos depois que Albert Einstein previu sua existência. Ondas gravitacionais são oscilações na curvatura do espaço-tempo. Eles ocorrem quando as massas são aceleradas. Essas ondas podem viajar milhões de anos-luz. No entanto, eles são sinais muito fracos. É por isso que eles só podem ser detectados em casos extremos, quando objetos muito massivos se movimentam em alta velocidade, por exemplo buracos negros ou estrelas de nêutrons, alguns momentos antes de sua fusão.
Desde a primeira detecção de uma onda gravitacional, tivemos a chance de observar muitos sinais de fusão de estrelas de nêutrons e fusão de buracos negros. Os interferômetros LIGO e VIRGO, as únicas ferramentas atualmente capazes de detectar ondas gravitacionais, acabaram de iniciar novas observações há um mês. Deve durar mais onze meses e as observações já são numerosas. Os interferômetros localizados nos Estados Unidos e na Itália puderam observar cinco novos eventos. Um desses eventos é particularmente interessante.
Em 26 de abril de 2019, LIGO e VIRGO identificaram um sinal incomum que poderia vir do encontro fatal de uma estrela de nêutrons com um buraco negro. Em apenas três anos, as equipes LIGO e VIRGO teriam detectado todos os tipos de eventos detectáveis com suas ferramentas, o que prova a extrema eficiência dessas ferramentas. Ser capaz de detectar a fusão de dois buracos negros é uma das provas mais fortes de sua existência. Se considerarmos a imagem do buraco negro tomada pelo Event Horizon Telescope, a História provavelmente se lembrará que o final dos anos 2010 foi o momento em que a confirmação final da existência desses monstros cósmicos foi confirmada.
As fusões de estrelas de nêutrons podem parecer menos impressionantes, mas são provavelmente as mais interessantes. Quando dois buracos negros se fundem, eles apenas emitem ondas gravitacionais. Essa é a única maneira de detectar esse evento. Quando duas estrelas de nêutrons se fundem, elas emitem ondas gravitacionais, mas também um poderoso clarão de luz em todas as áreas do espectro eletromagnético. Os interferômetros do LIGO e VIRGO estão localizados a milhares de quilômetros de distância um do outro. Eles podem, portanto, ser usados para localizar a fonte de um sinal por trilateração. Podemos, então, apontar os telescópios tradicionais na fonte desse sinal para ver se o sinal gravitacional é seguido por um sinal luminoso.
Foi o que aconteceu em 2017 ao detectar uma fusão de estrelas de nêutrons. Cerca de 70 observatórios na Terra e no espaço conseguiram gravar o evento em ondas de rádio, ópticas ou gama. Ser capaz de observar o mesmo evento em ondas eletromagnéticas e em ondas gravitacionais é o advento da chamada astronomia multimissão. É como se o céu tivesse sido observado silenciosamente durante séculos e, de repente, os atores do espetáculo cósmico começassem a falar.
Uma nova fusão de estrelas de nêutrons foi detectada em 25 de abril de 2019. Desta vez, apenas dois dos três interferômetros de LIGO ou VIRGO estavam operacionais, o que não permitia localizar o sinal com muita precisão. Ainda sabemos que o evento ocorreu a cerca de 5000 anos-luz de casa. Essas detecções repetidas mostram que eventos como fusões de buraco negro ou de estrelas de nêutrons são comuns no universo. O atual período de comentários será completado em um ano, o que deve permitir a identificação de uma centena de eventos e talvez novas descobertas.
Estrelas de nêutrons geram matéria 10 bilhões de vezes mais que metal
– Notícias de 25 de setembro de 2018 –
Estrelas de nêutrons são os restos de explosões gigantescas que marcam o fim da vida de estrelas massivas. Essas explosões, as supernovas, são disparadas pelo colapso gravitacional do coração dessas estrelas. Isso gera corpos pequenos incrivelmente densos, as estrelas de nêutrons. Estrelas de nêutrons são estrelas surpreendentes por várias razões. Se eles fossem um pouco mais densos, eles entrariam em colapso para criar buracos negros.
Um centímetro cúbico retirado da superfície de uma estrela de neutrões teria uma massa de várias centenas de milhões de toneladas. Essa densidade extraordinária traz a matéria para estados que não são bem compreendidos. Quanto mais você mergulha no coração de uma estrela de nêutrons, mais densa se torna a matéria, mais difícil se torna modelá-la. No entanto, é importante entender esses estados de matéria que poderiam, por exemplo, nos informar sobre a assinatura gravitacional de uma estrela de nêutrons, um dado muito interessante para a ciência recente da observação de ondas gravitacionais.
Um trio de pesquisadores tentou simular o que está acontecendo logo abaixo da crosta de uma estrela de nêutrons, e seus resultados são muito surpreendentes. Eles tentaram calcular como 983 mil prótons e 2,3 milhões de nêutrons se comportariam em um ambiente de alta densidade. Parece simples, mas seria necessário cerca de 2 milhões de horas de computação para um computador fazer essa simulação. De fato, cada partícula interage permanentemente com todos os que a rodeiam. Simulações anteriores já levaram à hipótese de que, sob essas condições, o material cria estruturas estranhas, um modelo que hoje leva o nome de massa nuclear.
A matéria degenerada de uma estrela de nêutrons seria assim organizada espontaneamente em bolas, tubos ou folhas, dependendo da profundidade. Os pesquisadores naturalmente decidiram nomear esses estados como nhoque, espaguete ou lasanha. Estas são as massas nucleares. O novo estudo vai ainda mais longe em suas simulações. O trio americano-canadense procurou determinar o ponto de ruptura dessas massas nucleares. Eles queriam saber se o material em profundidade é mais denso e mais rígido do que o material na superfície. E a resposta é sim. Estas massas nucleares são muito provavelmente o material mais duro do universo. A dureza deste material seria cerca de 10 bilhões de vezes a do metal.
Este resultado também significa que as estrelas de nêutrons podem emitir ondas gravitacionais continuamente. A criação de massas nucleares seria irregular sob a crosta dessas estrelas, e as estrelas de nêutrons são conhecidas por sua rápida rotação. Mas uma enorme massa irregular em rotação rápida também significa a presença de ondas gravitacionais. O modelo de massa nuclear seria difícil de verificar. É impensável esperar recriá-los em laboratório porque a pressão necessária excede em muito as capacidades do gênio humano. Na realidade, essas estruturas não podem existir fora de uma estrela de nêutrons. Talvez um observatório bastante preciso da onda gravitacional possa mostrar que as estrelas de nêutrons emitem ondas gravitacionais, mas nossos detectores ainda têm algum progresso a fazer antes de permitir esse tipo de observação.
Imagem da NASA / CXC / ASU / J. Hester et al.
Fontes
