Uma equipe de cientistas calculou a força do material dentro da crosta de estrelas de nêutrons e descobriu que ele é o material mais forte conhecido no universo.
Matthew Caplan, um pesquisador de pós-doutorado da Universidade McGill, e seus colegas da Universidade de Indiana e do Instituto de Tecnologia da Califórnia, realizaram com sucesso as maiores simulações computacionais de crostas de estrelas de nêutrons, tornando-se as primeiras a descrever como elas se quebram.
"A força da crosta de nêutrons, especialmente no fundo da crosta, é relevante para um grande número de problemas astrofísicos, mas não é bem compreendida", diz Caplan.
Estrelas de nêutrons nascem após supernovas, uma implosão que comprime um objeto do tamanho do Sol a aproximadamente o tamanho de Montreal, tornando-as “cem trilhões de vezes mais densas do que qualquer outra na Terra”. Sua imensa gravidade torna suas camadas externas congeladas, tornando eles semelhantes a terra com uma crosta fina envolvendo um núcleo líquido.
Essa alta densidade faz com que o material que compõe uma estrela de nêutrons, conhecida como massa nuclear, tenha uma estrutura única. Abaixo da crosta, forças concorrentes entre os prótons e os nêutrons fazem com que elas se agrupem em formas tais como cilindros longos ou planos planos, que são conhecidos na literatura como "lasanha" e "espaguete", daí o nome "massa nuclear". Juntas, as enormes densidades e formas estranhas tornam a massa nuclear incrivelmente rígida.
Graças a suas simulações de computador, que exigiam 2 milhões de horas de tempo de processamento ou o equivalente a 250 anos em um laptop com uma única boa GPU, Caplan e seus colegas conseguiram esticar e deformar o material profundamente na crosta de estrelas de nêutrons.
“Nossos resultados são valiosos para astrônomos que estudam estrelas de nêutrons. Sua camada externa é a parte que realmente observamos, por isso precisamos entender isso para interpretar as observações astronômicas dessas estrelas ”, acrescenta Caplan.
As descobertas, aceitas para publicação na Physical Review Letters , podem ajudar os astrofísicos a entender melhor ondas gravitacionais como as detectadas no ano passado, quando duas estrelas de nêutrons colidiram. Seus novos resultados sugerem mesmo que as estrelas de nêutrons isoladas podem gerar pequenas ondas gravitacionais.
"Muita física interessante está acontecendo aqui sob condições extremas e, assim, entender as propriedades físicas de uma estrela de nêutrons é uma maneira de os cientistas testarem suas teorias e modelos", acrescenta Caplan. Com esse resultado, muitos problemas precisam ser revisitados. Quão grande uma montanha você pode construir em uma estrela de nêutrons antes que a crosta se rompa e colapse? Como vai ser? E o mais importante, como os astrônomos podem observá-lo?
O financiamento para a pesquisa foi fornecido pelo Instituto Canadense de Astrofísica Teórica e pelo Instituto Espacial McGill, pela National Science Foundation e pelo Departamento de Energia dos EUA. Tempo de supercomputador fornecido pela Universidade de Indiana.
“ A elasticidade da Pasta Nuclear ” pelo ME Caplan, AS Schneider e CJ Horowitz, é aceito para publicação na Physical Review Letters
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