A matéria nos núcleos das velhas anãs brancas e nas crostas das estrelas de nêutrons é comprimida a densidades inimagináveis ​​por intensas forças gravitacionais. A comunidade científica acredita que esta matéria é composta de cristais de Coulomb que se formam em temperaturas potencialmente tão altas quanto 100 milhões de Kelvin.

Denis A. Baiko e Andrew A. Kozhberov, cientistas pesquisadores do Instituto Ioffe em São Petersburgo, Rússia, esclarecer a física desses cristais nesta semana na revista Física dos Plasmas .

Um cristal de Coulomb se forma quando os núcleos atômicos nus se alinham em uma rede em densidades e temperaturas onde a energia cinética média dos íons é cerca de 175 vezes menor do que a energia potencial típica das forças de Coulomb repulsões entre eles.

Este estudo é a primeira análise simultânea dos efeitos de campos magnéticos fortes e da triagem de elétrons no movimento de íons em um cristal de Coulomb.

“Este projeto é a descrição mais detalhada desses cristais até hoje, "Baiko disse." Isso é especialmente importante na astrofísica para nossa compreensão da evolução das estrelas de nêutrons e anãs brancas. "

À medida que uma estrela esgota seu suprimento de gás hidrogênio, ele morre e sucumbe à sua própria gravidade. Estrelas, como nosso sol, morrer e formar anãs brancas, enquanto estrelas maiores formam estrelas de nêutrons. Baiko foi atraído por uma descrição realista da matéria da crosta estelar de nêutrons que o levou a examinar os cristais de Coulomb.

No estudo, os pesquisadores desenvolveram uma série de cálculos para examinar as propriedades dos fônons ou vibrações na estrutura dos cristais de Coulomb. Durante o experimento, cristais de diferentes densidades também foram expostos a uma gama de temperaturas.

A equipe começou com um cristal de Coulomb ideal e complexidade adicionada de forma incremental - um fundo de elétron polarizável, magnetização do movimento de íons e várias estruturas de rede. Cada um desses efeitos altera os fônons de maneiras diferentes. De acordo com Baiko, esses cálculos podem ser usados ​​para entender a termodinâmica, propriedades cinéticas e elásticas dos cristais de Coulomb em crostas de estrelas de nêutrons e núcleos de anãs brancas.

No futuro, Baiko e sua equipe querem calcular as condutividades elétricas e térmicas dos elétrons devido ao espalhamento inelástico elétron-fônon em cristais de Coulomb fortemente magnetizados. A condutividade térmica determina a taxa na qual o calor é transportado dos núcleos quentes para a superfície das estrelas, enquanto a condutividade elétrica é necessária para entender a difusão e a deriva do campo magnético. Tal cálculo tornaria possível reconstruir as histórias térmicas e magnéticas desses objetos estelares fascinantes.

"O que é empolgante neste trabalho é que se pode levar em consideração vários efeitos físicos diversos simultaneamente e obter novos, resultados esclarecedores e relevantes usando meios bastante modestos, "Baiko disse." É bom. "