Não entendemos realmente as estrelas de nêutrons. Oh, nós sabemos que eles estão - eles são os restos de algumas das estrelas mais massivas do universo - mas revelar seu funcionamento interno é um pouco complicado, porque a física que os mantém vivos é mal compreendida.

Mas de vez em quando duas estrelas de nêutrons se chocam, e quando eles fazem, eles tendem a explodir, vomitando suas tripas quânticas por todo o espaço. Dependendo da estrutura interna e composição das estrelas de nêutrons, o "material ejetado" (o termo científico polido para vômito de projétil astronômico) parecerá diferente para nós, observadores ligados à Terra, dando-nos uma forma grosseira, mas potencialmente poderosa, de compreender essas criaturas exóticas.

Neutron Star Nougat

Como você deve ter adivinhado, estrelas de nêutrons são feitas de nêutrons. Nós vamos, majoritariamente. Eles também têm alguns prótons nadando dentro deles, o que é importante para mais tarde, então espero que você se lembre disso.

Estrelas de nêutrons são os núcleos remanescentes de algumas estrelas realmente grandes. Quando essas estrelas gigantes se aproximam do fim de suas vidas, eles começam a fundir elementos mais leves em ferro e níquel. O peso gravitacional do resto da estrela continua a esmagar esses átomos, mas essas reações de fusão não produzem mais energia em excesso, o que significa que nada impede que a estrela continue a entrar em colapso desastroso sobre si mesma.

No núcleo, as pressões e densidades tornam-se tão extremas que elétrons aleatórios são empurrados para dentro de prótons, transformando-os em nêutrons. Uma vez que esse processo é concluído (o que leva menos de uma dúzia de minutos), essa bola gigante de nêutrons finalmente tem os meios para resistir a um colapso futuro. O resto da estrela ricocheteia naquele núcleo recém-formado e explode em uma bela explosão de supernova, deixando para trás o núcleo:a estrela de nêutrons.

Espirais da desgraça

Então, como eu disse, estrelas de nêutrons são bolas gigantes de nêutrons, com toneladas de material (no valor de alguns raios de sol!) amontoados em um volume não maior do que uma cidade. Como você pode imaginar, os interiores dessas criaturas exóticas são estranhos, misterioso, e complexo.

Os nêutrons se agrupam em camadas e formam pequenas estruturas? Os interiores profundos são uma sopa espessa de nêutrons que ficam cada vez mais estranhos quanto mais fundo você vai? Isso dá lugar a coisas ainda mais estranhas? E quanto à natureza da crosta - a camada mais externa de elétrons compactados?

Existem muitas perguntas sem resposta quando se trata de estrelas de nêutrons. Mas, felizmente, a natureza nos deu uma maneira de espiar dentro deles.

Menor desvantagem:temos que esperar a colisão de duas estrelas de nêutrons antes de termos a chance de ver do que são feitas. Você se lembra de GW170817? Você realmente sabe - foi a grande descoberta de ondas gravitacionais emanando de duas estrelas de nêutrons em colisão, junto com uma série de observações de acompanhamento de telescópio de fogo rápido em todo o espectro eletromagnético.

Todas essas observações simultâneas nos deram o quadro mais completo até então dos chamados kilonovas, ou explosões poderosas de energia e radiação desses eventos extremos. O episódio específico de GW170817 foi o único já capturado com detectores de ondas gravitacionais, mas certamente não o único a acontecer no universo.

Uma esperança de nêutron

Quando estrelas de nêutrons colidem, as coisas ficam bagunçadas muito rápido. O que torna as coisas especialmente complicadas é a pequena população de prótons à espreita dentro da estrela de nêutrons, composta principalmente de nêutrons. Por causa de sua carga positiva e da rotação super-rápida da própria estrela, eles são capazes de criar um campo magnético incrivelmente forte (em alguns casos, os campos magnéticos mais poderosos de todo o universo) e esses campos magnéticos jogam alguns jogos perversos.

Após a colisão de uma estrela de nêutrons, os restos esfarrapados das estrelas mortas continuam a girar em torno umas das outras em uma órbita rápida, com algumas de suas entranhas se expandindo em uma onda de explosão titânica, alimentado pela energia da colisão.

O restante do material rodopiante rapidamente forma um disco, com aquele disco entrelaçado por fortes campos magnéticos. E quando campos magnéticos fortes se encontram dentro de discos em rotação rápida, eles começam a se dobrar e amplificar, tornando-se ainda mais forte. Por meio de um processo não totalmente compreendido (porque a física, como o cenário, fica um pouco confuso) esses campos magnéticos acabam perto do centro do disco e afunilam o material para fora e para longe do sistema:um jato.

Os jatos, um em cada pólo, explodir para fora, carregando radiação e partículas longe do acidente cósmico de carro. Em um artigo recente, pesquisado investigou a formação e vida útil do jato, observando com especial atenção quanto tempo leva para um jato se formar após a colisão inicial. Acontece que os detalhes do mecanismo de lançamento do jato dependem do conteúdo interior das estrelas de nêutrons originais:se você mudar a forma como as estrelas de nêutrons são estruturadas, você obtém histórias de colisões e assinaturas diferentes nas propriedades dos jatos.

Com observações mais terríveis de quilonovas, podemos ainda ser capazes de discernir alguns desses modelos, e aprender o que faz estrelas de nêutrons realmente funcionar.