Perscrutando uma estrela de neutrões

2006-05-05

Padrões à superfície para diferentes modos de vibração de uma estrela de neutrões, que podem ter sido excitados devido à hiperfulguração. As cores e o comprimento das setas indicam a intensidade das vibrações. Crédito: Max Planck Institute for Astrophysics.
As estrelas de neutrões
estrela de neutrões
Uma estrela de neutrões é o remanescente de uma estrela de massa elevada que explodiu como supernova. Trata-se de um objecto muito compacto constituído essencialmente por neutrões, com apenas cerca de 10 a 20 km de diâmetro, uma densidade média entre 1013 e 1015 g/cm3, uma temperatura central de 109 graus e um intenso campo magnético de 1012 gauss.
são a fase final da vida de estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
que nasceram com uma massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
superior à do nosso Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
. Caracterizam-se pela sua densidade
densidade
Em Astrofísica, densidade é o mesmo que massa volúmica: é a massa por unidade de volume.
elevadíssima: contêm cerca de 1,4 massas solares
massa solar
Massa solar é a quantidade de massa existente no Sol e, simultaneamente, a unidade na qual os astrónomos exprimem as massas das estrelas, nebulosas e galáxias. Uma massa solar é igual a 1,989x1030 kg.
numa esfera com apenas 20 km de diâmetro.

Pela primeira vez, uma equipa de investigadores, constituída por A. Watts, do Instituto Max Planck para a Astrofísica, e T. Strohmayer, da NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
, utilizou técnicas de sismologia estelar para espreitar o interior de uma estrela de neutrões
neutrão
Partícula que, juntamente com o protão, constitui os núcleos atómicos. Exceptuando o hidrogénio, todos os átomos têm neutrões, e é o número de neutrões que determina o isótopo de determinado elemento químico. Os neutrões têm carga eléctrica neutra. Os neutrões são formados por três quarks (dois "d" e um "u"), são bariões (e hadrões) e o seu spin é um número semi-inteiro. Os neutrões livres declinam por decaímento beta, com um tempo de semi-vida de 10,8 minutos, originando um protão, um electrão e um neutrino. No núcleo atómico, o neutrão é tão estável quanto o protão.
e determinar a profundidade da sua crosta: a crosta tem cerca de 1,6 km de profundidade e é tão densa que uma colher de chá deste material pesaria 10 milhões de toneladas
tonelada (t)
A tonelada (t) é uma unidade de massa equivalente a 1000 kg.
na Terra.

Esta medição foi possível graças a uma explosão ocorrida numa estrela de neutrões, SGR 1806-20, situada a cerca de 40 000 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
da Terra, na constelação
constelação
Designa-se por constelação cada uma das 88 regiões em que se divide a abóbada celeste, por convenção de 1922.
do Sagitário. Este objecto pertence uma subclasse de estrelas de neutrões que possuem um campo magnético
campo magnético
O campo magnético é a região em torno de um corpo na qual é detectada uma força magnética. Os campos magnéticos actuam apenas em partículas electricamente carregadas. Campos magnéticos fracos são por exemplo gerados por efeito de dínamo no interior dos planetas e luas, enquanto que campos magnéticos mil milhões de vezes mais fortes podem ser gerados em estrelas e galáxias. Os campos magnéticos são capazes de controlar o movimento de gás ionizado e até moldar a forma dos corpos por eles actuados.
muito forte, chamadas magnetares.

Em 27 de Dezembro de 2004, a superfície de SGR 1806-20 sofreu uma explosão muito intensa, designada por hiperfulguração, provocada por uma súbita alteração no campo magnético da estrela, que rachou a crosta, produzindo um abalo violento. O evento foi detectado por muitos observatórios, incluindo o Rossi X-ray Timing Explorer
Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE)
O observatório espacial de raios-X RXTE, da NASA, é uma missão que teve início em 1995 e ainda está a decorrer, e tem como objectivo observar, com extrema rapidez, buracos negros, estrelas de neutrões, pulsares de raios-X e fulgurações de raios-X. Uma grande vantagem do RXTE é a sua capacidade de observar alterações que ocorrem no brilho de fontes de raios-X, tanto num milésimo de segundo, como ao longo de anos.
(NASA), que observou a radiação X
raios-X
A radiação X é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda está compreendido entre o ultravioleta e os raios gama, ou seja, pertence ao intervalo de aproximadamente 0,1 Å a 100 Å. Descobertos em 1895, os raios-X tambêm são, por vezes, chamados de raios de Röntgen em homenagem ao seu descobridor. A radiação X é altamente penetrante, o que a torna muito útil, por exemplo, para obter radiografias.
emitida.

Os investigadores estudaram as vibrações provocadas pela hiperfulguração na estrela utilizando um técnica análoga à utilizada em sismologia, quando se estudam ondas sísmicas dos terramotos e explosões para conhecer a estrutura da crosta e interior da Terra. As oscilações observadas na estrela são uma prova das vibrações da crosta, análogas às ondas S observadas durante os terramotos na Terra.

As observações revelaram oscilações com diversas novas frequências
frequência
Num fenómeno periódico, a frequência é o número de ciclos por unidade de tempo.
durante a hiperfulguração, incluindo uma oscilação de alta frequência a 625 Hz
hertz (Hz)
O hertz é a unidade SI de frequência e é igual a 1 ciclo por segundo.
, indicando ondas propagando-se na crosta verticalmente. A comparação das frequências das ondas que se propagam à volta da crosta da estrela com as que se propagam radialmente através dela permitiu que se estimasse a profundidade relativa da crosta de SGR 1806-20. O diâmetro da estrela de neutrões é incerto, mas tomando como sendo cerca de 20 km, a crosta terá aproximadamente 1,6 km de profundidade. Este número está dentro do valor esperado pelos modelos teóricos.

A astro-sismologia promete grandes progressos no nosso conhecimento das propriedades das estrelas de neutrões. Talvez uma explosão maior numa estrela de neutrões revele segredos mais profundos, como, por exemplo, a natureza do núcleo central da estrela. Uma possibilidade é este conter quarks
quark
Partícula elementar a partir da qual se formam todos os hadrões - partículas sujeitas à interacção nuclear forte, nuclear fraca, electromagnética e gravitacional. Por exemplo, os protões, os neutrões e os piões são constituídos por quarks. Os quarks não se encontram isolados na natureza. Conhecem-se seis tipos de quarks (u,d,s,c,b,t), sendo que cada um deles pode ocorrer em três variedades chamadas de "cores" (vermelho, verde e azul).
livres – os quarks são os constituintes mais básicos dos protões
protão
Partícula que, juntamente com o neutrão, constitui os núcleos atómicos. Todos os átomos têm pelo menos um protão e é o número de protões que determina o elemento químico do átomo. Os protões têm carga eléctrica positiva. Os protões são formados por três quarks (dois u e um d), são bariões (e hadrões), e o seu spin é um número semi-inteiro.
e neutrões, e, em circunstâncias normais, nunca se encontram isolados. Se se conseguir provar que nas condições extremas no centro das estrelas de neutrões se encontram quarks livres, será um grande avanço na nossa compreensão da natureza da matéria e energia do Universo.

Fonte da notícia: http://www.mpg.de/english/illustrationsDocumentation/documentation/pressReleases/2006/pressRelease200604202/index.html