A estrela de neutrões mais massiva é uma “viúva negra” que devora a sua própria companheira, revela um novo estudo.
Uma estrela densa e colapsante, girando 707 vezes por segundo — o que a torna uma das estrelas de neutrões mais rápidas da Via Láctea — dilacerou e consumiu o equivalente a quase a sua massa total de uma companheira estelar e, no processo, cresceu até se tornar na estrela de neutrões mais massiva observada até à data.
A massa desta estrela de neutrões, que atinge 2,35 vezes a massa do Sol, ajuda os astrónomos a compreender o estranho estado quântico da matéria dentro destes objetos densos, que — se ficarem muito mais pesados — colapsam por completo e desaparecem como um buraco negro.
“Sabemos mais ou menos como a matéria se comporta a densidades nucleares, como no núcleo de um átomo de urânio”, disse Alex Filippenko, professor de astronomia na Universidade da Califórnia, Berkeley. “Uma estrela de neutrões é como um núcleo gigante, mas quando temos 1,5 massas solares deste material, o que corresponde a cerca de 500.000 massas terrestres destes núcleos todos densamente agrupados, não é de todo claro como se irão comportar”.
Roger W. Romani, professor de astrofísica na Universidade de Stanford, observou que as estrelas de neutrões são tão densas — 1 polegada cúbica tem mais de 10 mil milhões de toneladas — que os seus núcleos são a matéria mais densa do Universo, sem contar com os buracos negros que, por estarem escondidos atrás do seu horizonte de eventos, são impossíveis de estudar. A estrela de neutrões, um pulsar designado PSR J0952-0607 é, portanto, o objeto mais denso visível a partir da Terra.
A medição da massa da estrela de neutrões foi possível graças à sensibilidade extrema do Telescópio Keck I de 10 metros em Maunakea, Hawaii, que apenas conseguiu obter um espectro, no visível, da estrela companheira, agora reduzida ao tamanho de um grande planeta gasoso. As estrelas ficam a cerca de 3000 anos-luz da Terra na direção da constelação de Sextante.
Descoberto em 2017, PSR J0952-0607 é referido como um pulsar “viúva negra” — uma analogia à tendência das aranhas viúvas negras fêmeas de consumir o macho muito mais pequeno após o acasalamento. Filippenko e Romani estudam sistemas de viúvas negras há mais de uma década na esperança de estabelecer o limite superior das grandes estrelas de neutrões/pulsares.
“Ao combinar esta medição com as de outras viúvas negras, mostramos que as estrelas de neutrões devem atingir pelo menos esta massa, 2,35 +/- 0,17 massas solares”, disse Romani, professor de física na Escola de Humanidades e Ciências de Stanford e membro do Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas e Cosmologia. “Por sua vez, isto proporciona alguma das mais fortes restrições à propriedade da matéria em várias vezes a densidade vista nos núcleos atómicos. De facto, muitos outros modelos populares de física de matéria densa são excluídos por este resultado”.
Se o valor de 2,35 massas solares estiver, efetivamente, perto do limite superior para as estrelas de neutrões, como os investigadores dizem, então é provável que o interior seja uma sopa de neutrões bem como de quarks “u” ou “d” — os constituintes de protões e neutrões normais — mas não matéria exótica, tais como quarks “estranhos” ou káons, que são partículas que contêm um quark estranho.
“Uma massa máxima elevada para as estrelas de neutrões sugere que se trata de uma mistura de núcleos e dos seus quarks u e d dissolvidos até ao núcleo”, disse Romani. “Isto exclui muitos estados de matéria propostos, especialmente aqueles com composição interior exótica”.
Romani, Filippenko e o estudante de Stanford Dinesh Kandel são coautores de um artigo que descreve os resultados da equipa, aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters.
// CCVAlg
