Explorador de composição de interiores de estrela de nêutrons da NASA, ou NICER, é um telescópio de raios-X lançado em um foguete SpaceX Falcon 9 no início de junho de 2017. Instalado na Estação Espacial Internacional, em meados de julho, começará seu trabalho científico - para estudar os objetos astrofísicos exóticos conhecidos como estrelas de nêutrons e examinar se eles podem ser usados ​​como faróis de navegação no espaço profundo para futuras gerações de espaçonaves.

O que são estrelas de nêutrons? Quando estrelas pelo menos oito vezes mais massivas que o Sol exaurem todo o combustível em seu núcleo por meio de reações de fusão termonuclear, a pressão da gravidade faz com que eles entrem em colapso. A explosão de supernova resultante ejeta a maior parte do material da estrela para os confins do espaço. O que resta forma uma estrela de nêutrons ou um buraco negro.

Eu estudo estrelas de nêutrons por causa de sua rica gama de fenômenos astrofísicos e as muitas áreas da física às quais estão conectadas. O que torna as estrelas de nêutrons extremamente interessantes é que cada estrela tem cerca de 1,5 vezes a massa do Sol, mas apenas cerca de 25 km de diâmetro - o tamanho de uma única cidade. Quando você amontoa tanta massa em um volume tão pequeno, a matéria é mais densamente compactada do que a de um núcleo atômico. Então, por exemplo, enquanto o núcleo de um átomo de hélio tem apenas dois nêutrons e dois prótons, uma estrela de nêutrons é essencialmente um único núcleo composto de 10 ⁵⁷ nêutrons e 10 ⁵⁶ prótons.

Física exótica impossível na Terra

Podemos usar estrelas de nêutrons para sondar propriedades da física nuclear que não podem ser investigadas em laboratórios na Terra. Por exemplo, algumas teorias atuais prevêem que partículas exóticas de matéria, como hyperons e quarks desconfinados, pode aparecer nas altas densidades que estão presentes nas estrelas de nêutrons. As teorias também indicam que em temperaturas de um bilhão de graus Celsius, prótons na estrela de nêutrons tornam-se supercondutores e nêutrons, sem cobrar, tornar-se superfluido.

O campo magnético das estrelas de nêutrons também é extremo, possivelmente o mais forte do universo, e bilhões de vezes mais forte do que qualquer coisa criada em laboratórios. Embora a gravidade na superfície de uma estrela de nêutrons possa não ser tão forte quanto perto de um buraco negro, estrelas de nêutrons ainda criam grandes distorções no espaço-tempo e podem ser fontes de ondas gravitacionais, que foram inferidos de pesquisas com estrelas de nêutrons na década de 1970, e confirmado a partir de buracos negros pelos experimentos do LIGO recentemente.

O foco principal do NICER é medir com precisão a massa e o raio de várias estrelas de nêutrons - e, embora o telescópio observe outros tipos de objetos astronômicos, aqueles de nós que estudam estrelas de nêutrons esperam que o NICER nos forneça insights únicos sobre esses objetos fascinantes e sua física. O NICER medirá como o brilho de uma estrela de nêutrons muda de acordo com sua energia, e como ele muda conforme a estrela gira, revelando diferentes partes da superfície. Essas observações serão comparadas a modelos teóricos baseados em propriedades da estrela, como massa e raio. Determinações precisas de massa e raio fornecerão um teste vital da teoria nuclear.

Um GPS para o espaço profundo

Outro aspecto das estrelas de nêutrons que pode ser importante para futuras viagens espaciais é sua rotação - e isso também será testado pelo NICER. Estrelas de nêutrons girando, conhecidos como pulsares, emitem feixes de radiação como um farol e são vistos girando 716 vezes por segundo. Esta taxa de rotação em algumas estrelas de nêutrons é mais estável do que os melhores relógios atômicos que temos na Terra. Na verdade, foi essa característica das estrelas de nêutrons que levou à descoberta dos primeiros planetas fora do nosso sistema solar em 1992 - três planetas do tamanho da Terra girando em torno de uma estrela de nêutrons.

A missão NICER, usando uma parte do telescópio chamada SEXTANT, irá testar se a extraordinária regularidade e estabilidade da rotação de estrelas de nêutrons pode ser usada como uma rede de faróis de navegação no espaço profundo. As estrelas de nêutrons poderiam, portanto, servir como satélites naturais, contribuindo para um Sistema de Posicionamento Galáctico (em vez de Global) e poderiam ser utilizadas por futuras espaçonaves tripuladas e não tripuladas para navegar entre as estrelas.

NICER vai operar por 18 meses, mas espera-se que a NASA continue a apoiar sua operação depois, especialmente se puder cumprir seus ambiciosos objetivos científicos. Eu também espero, porque o NICER combina e melhora muito as capacidades inestimáveis ​​das espaçonaves de raios-X anteriores - RXTE, Chandra, e XMM-Newton - que são usados ​​para desvendar os mistérios das estrelas de nêutrons e revelar propriedades da física fundamental.

A primeira estrela de nêutrons, um pulsar, foi descoberto em 1967 por Jocelyn Bell Burnell. Seria adequado obter um avanço nas estrelas de nêutrons neste ano de 50 anos.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.