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    Físicos estabelecem limites para o tamanho das estrelas de nêutrons
    p Alcance do tamanho de uma estrela de nêutrons típica em comparação com a cidade de Frankfurt. Crédito:Lukas Weih, Universidade Goethe, imagem de satélite:GeoBasis-DE / BKG (2009) Google

    p Qual o tamanho de uma estrela de nêutrons? As estimativas anteriores variaram de oito a 16 quilômetros. Astrofísicos da Goethe University Frankfurt e do FIAS agora conseguiram determinar o tamanho das estrelas de nêutrons em até 1,5 km usando uma elaborada abordagem estatística apoiada por dados da medição de ondas gravitacionais. O relatório dos pesquisadores aparece na edição atual da Cartas de revisão física . p Estrelas de nêutrons são os objetos mais densos do universo, com uma massa maior que a do nosso sol compactada em uma esfera relativamente pequena cujo diâmetro é comparável ao da cidade de Frankfurt. Esta é apenas uma estimativa aproximada, Contudo. Por mais de 40 anos, a determinação do tamanho das estrelas de nêutrons tem sido um santo graal na física nuclear, cuja solução forneceria informações importantes sobre o comportamento fundamental da matéria em densidades nucleares.

    p Os dados da detecção de ondas gravitacionais de estrelas de nêutrons em fusão (GW170817) dão uma contribuição importante para resolver esse quebra-cabeça. No final de 2017, Professor Luciano Rezzolla, Instituto de Física Teórica da Goethe University Frankfurt e FIAS, junto com seus alunos Elias Most e Lukas Weih já exploraram esses dados para responder a uma pergunta de longa data sobre a massa máxima que as estrelas de nêutrons podem suportar antes de colapsar em um buraco negro - um resultado que também foi confirmado por vários outros grupos ao redor do mundo. Após este primeiro resultado importante, a mesma equipe, com a ajuda do professor Juergen Schaffner-Bielich, trabalhou para definir restrições mais rígidas sobre o tamanho das estrelas de nêutrons.

    p O cerne da questão é que a equação de estado que descreve a matéria dentro das estrelas de nêutrons não é conhecida. Os físicos, portanto, decidiram seguir outro caminho:eles selecionaram métodos estatísticos para determinar o tamanho das estrelas de nêutrons dentro de limites estreitos. Para definir os novos limites, eles calcularam mais de dois bilhões de modelos teóricos de estrelas de nêutrons resolvendo as equações de Einstein que descrevem o equilíbrio dessas estrelas relativísticas e combinaram esse grande conjunto de dados com as restrições provenientes da detecção de ondas gravitacionais GW170817.

    p "Uma abordagem deste tipo não é incomum na física teórica, "diz Rezzolla, adicionando:"Explorando os resultados para todos os valores possíveis dos parâmetros, podemos efetivamente reduzir nossas incertezas. "Como resultado, os pesquisadores foram capazes de determinar o raio de uma estrela de nêutrons típica em um intervalo de apenas 1,5 km:ela fica entre 12 e 13,5 quilômetros, um resultado que pode ser ainda mais refinado por futuras detecções de ondas gravitacionais.

    p "Contudo, há uma reviravolta em tudo isso, como estrelas de nêutrons podem ter soluções gêmeas, "diz Schaffner-Bielich. É de fato possível que em densidades ultra-altas, a matéria muda drasticamente suas propriedades e passa por uma chamada "transição de fase". Isso é semelhante ao que acontece com a água quando ela congela e passa do estado líquido para o sólido. No caso de estrelas de nêutrons, esta transição é especulada para transformar a matéria comum em "matéria de quark, "produzindo estrelas que terão exatamente a mesma massa que sua estrela de nêutrons" gêmea, "mas isso será muito menor e, conseqüentemente, mais compacto.

    p Embora não haja nenhuma prova definitiva de sua existência, são soluções plausíveis e os pesquisadores de Frankfurt levaram essa possibilidade em consideração, apesar das complicações adicionais que as estrelas gêmeas implicam. Esse esforço acabou valendo a pena, pois seus cálculos revelaram um resultado inesperado:estrelas gêmeas são estatisticamente raras e não podem ser muito deformadas durante a fusão dessas duas estrelas. Esta é uma descoberta importante, pois agora permite aos cientistas potencialmente excluir a existência desses objetos muito compactos. Observações futuras de ondas gravitacionais irão, portanto, revelar se as estrelas de nêutrons têm ou não gêmeos exóticos.


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