Cientistas simulam dos campos magnéticos mais fortes do Universo

2006-04-11

A sequência de imagens mostra duas estrelas de neutrões magnetizadas em coalescência - simulação por computador. Crédito: Daniel Price (U/Exeter) and Stephan Rosswog (Int. U/Bremen).
As colisões de 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.
poderão produzir os campos magnéticos
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.
mais fortes do Universo. Este é o resultado anunciado pelos cientistas Daniel Price, da Universidade de Exeter, Reino Unido, e Stephan Rosswog, da Universidade Internacional de Bremen, Alemanha.

Num artigo publicado no jornal Science, estes investigadores relatam como a simulação de colisões violentas entre 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.
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.
podem produzir um campo 1000 milhões de vezes mais intenso que o campo magnético da Terra. Este resultado tem implicações importantes no que diz respeito à produção de fulgurações de raios gama
fulguração de raios gama
Uma fulguração de raios gama é uma potentíssima explosão, com consequente libertação de fotões gama, que ocorre em direcções aleatórias no céu. Descobertas acidentalmente nos anos 1960, sabe-se que algumas delas estão associadas a um tipo particular de supernovas, as explosões que marcam o fim da vida de uma estrela de massa elevada.
de curta duração.

Os sistemas duplos de estrelas de grande massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
evoluem para sistemas duplos de estrelas de neutrões, que continuam a orbitar-se mutuamente até ao momento em que colidem e se fundem. Observações recentes têm levado os astrónomos a relacionar as fulgurações
fulguração
Uma fulguração é uma libertação de energia de forma explosiva da qual resulta um aumento rápido do brilho do astro no qual ocorre. São exemplo deste tipo de fenómenos as fulgurações solares, associadas às manchas solares, bem como as fulgurações de raios-X, que ocorrem em estrelas de neutrões, e de raios gama, que se sabe estarem relacionadas com as explosões de supernova.
de raios gama
raios gama
Os raios gama são a componente mais energética e mais penetrante de toda a radiação electromagnética. Os fotões gama possuem energias elevadíssimas, tipicamente superiores a 10 keV, às quais correspondem comprimentos de onda inferiores a umas décimas do Ångstrom. Este tipo de radiação é, por exemplo, emitido espontaneamente por núcleos atómicos de algumas substâncias radioactivas.
de curta duração com a fusão
fusão
1- passagem do estado sólido ao líquido, por efeito do calor; 2- junção, união.
de um sistema binário de estrelas
sistema binário de estrelas
Designa-se por sistema binário de estrelas um sistema de duas estrelas que orbitam um centro de massa comum. Estrelas binárias são também usualmente designadas por estrelas duplas.
de neutrões. Mas para esta hipótese ser válida é necessário estabelecer se este processo cria campos magnéticos suficientemente fortes para produzir as fulgurações. As simulações da fusão de estrelas de neutrões até agora não tiveram em conta os campos magnéticos, pois o tratamento das equações da hidrodinâmica do processo é um enorme desafio numérico.

Agora, pela primeira vez, os cientistas conseguiram simular a evolução do campo magnético quando as estrelas de neutrões colidem. O resultado principal é a amplificação dos campos magnéticos das estrelas de neutrões, por várias ordens de grandeza, logo no primeiro mili-segundo após a fusão, o que indica que o campo produzido é suficientemente forte para desencadear fulgurações de raios gama de curta duração.

Os cientistas ficaram verdadeiramente surpreendidos com a rapidez com que estes campos magnéticos tão intensos podem ser gerados. Ainda mais incrível é o facto de a intensidade atingida pelo campo magnético nas simulações ser o limite mínimo da intensidade que pode ser realmente alcançada na natureza.

Para levarem a cabo esta simulação, os cientistas precisaram de meses de programação contínua, já que um super computador leva várias semanas a calcular apenas alguns milissegundos de uma colisão.

Animações da coalescência de duas estrelas de neutrões magnetizadas podem ser vistas em:
http://www.astro.ex.ac.uk/people/dprice/research/nsmag/index.html#images

Fonte da notícia: http://www.exeter.ac.uk/news/magnetic.shtml