gov-civil-vilareal.ptA montanha mais alta de uma estrela de nêutrons pode ter uma fração de milímetro de altura
>A montanha mais alta da Terra - medida da base ao pico - é o vulcão Mauna Kea, com 10.200 metros (6,3 milhas) de altura.
Em uma estrela de nêutrons, a montanha mais alta seria um milímetro Alto. Talvez até um centímetro.
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Isso está de acordo com uma nova pesquisa acabei de olhar como esses objetos minúsculos, mas ridiculamente poderosos, funcionam. Pode parecer um pouco esotérico imaginar o quão alto uma montanha pode ser no remanescente ultracompacto do núcleo de uma estrela massiva, mas acabou tendo algumas implicações muito importantes para a astronomia.
Estrelas de nêutrons se formam quando estrelas com cerca de 8 a 20 vezes a massa do Sol acabam com suas vidas. As camadas externas da estrela explodem para fora como uma supernova, mas o núcleo colapsa para baixo. O núcleo começa com centenas de milhares de quilômetros de diâmetro, mas se contrai em uma esfera com menos de 30 quilômetros de largura. Todos os prótons e elétrons nos elementos atômicos do núcleo (mais os antineutrinos, se você estiver contando) se combinam para formar nêutrons, criando uma estrela de nêutrons.
Eles são incrivelmente, quase irracionalmente densos, com até cem milhões de toneladas embaladas em cada centímetro cúbico de material (chamado neutrônio ) Isso faz com que sua gravidade superficial seja esmagadora, cerca de um bilhão de vezes a da Terra.
PARA bilhão . Em uma estrela de nêutrons, eu pesaria tanto quanto uma pequena montanha.
Uma estrela de nêutrons é incrivelmente pequena e densa, embalando a massa do Sol em uma bola com apenas alguns quilômetros de diâmetro. Esta obra de arte retrata um em comparação com Manhattan. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA
Mas eu não estaria nem perto da altura. A gravidade é tão forte que qualquer coisa que tente se empilhar será esmagada. Isso também é verdade na Terra: as montanhas só podem ficar tão altas antes que seu próprio peso as faça cair; o material em cima empurra para baixo o material embaixo dele, que então flui para longe. É por isso que montanhas altas são feitas de rocha dura. Tente fazer um com lama e ele não ficará muito alto antes de desabar.
Esse problema é bilhões de vezes pior em uma estrela de nêutrons. Outro problema é que uma montanha precisa de suporte da crosta abaixo dela. A crosta terrestre só pode suportar um certo peso antes que a pressão a faça deformar, limitando também o tamanho das montanhas.
Uma estrela de nêutrons também tem uma crosta de material e é muito mais forte do que a da Terra. Mas, com cem bilhões de vezes a força descendente, até mesmo uma crosta de estrela de nêutrons não aguenta mais.
Quantos?
Arte representando o campo magnético em torno de uma estrela de nêutrons. Crédito: Casey Reed / Penn State University
Este problema foi enfrentado por cientistas por algumas décadas, mas é difícil. Por um lado, a gravidade é tão forte que usar as fórmulas matemáticas simples de Isaac Newton não funciona. Você precisa usar a Relatividade Geral de Einstein, que é muito mais complexa, mas resolve as equações mais prontamente.
Você também precisa saber o quão forte é a crosta de uma estrela de nêutrons, e isso é um problema de mecânica quântica, que é ... difícil. No entanto, podem ser feitas aproximações para torná-lo mais fácil de descobrir. A resposta usual que você descobrirá é que uma montanha em uma estrela de nêutrons pode atingir cerca de 10 centímetros de altura antes de romper a crosta.
No entanto, a matemática usada para calcular isso faz uma suposição engraçada: que a montanha exerce pressão sobre toda a crosta, e não apenas sobre o local em que está assentada. Essa suposição torna a matemática muito mais fácil, mas parece claro que você terá um grande problema localmente em fazer uma montanha em uma estrela de nêutrons muito antes de toda a crosta se estilhaçar.
O novo trabalho analisa isso. Eles descobrem que o tamanho crítico de uma montanha depende de muitos outros fatores, incluindo como ela é feita (talvez o material esteja sendo retirado de uma estrela companheira ou o campo magnético incrivelmente forte esteja ajudando a levantar matéria da superfície). Quando eles fazem seus cálculos, eles descobrem que a montanha mais alta pode ter até um centímetro de altura, mas pode variar até menos de um milímetro, dependendo das condições locais específicas.
Uma estrela de nêutrons em rotação com um poderoso campo magnético lança partículas subatômicas ao seu redor. Crédito da arte: NASA / Swift / Aurore Simonnet, Sonoma State University
Uma montanha com menos de um milímetro de altura! Isso é um décimo milionésimo da altura de Mauna Kea. No entanto, para escalar ainda seria bilhões de vezes mais difícil de escalar devido à forte gravidade. Estou exausto por subir alguns milhares de metros aqui na Terra, então acho que vou colocar meus planos de caminhada para as estrelas de nêutrons em espera.
Outra maneira de pensar nisso: a altura do Mauna Kea é 0,08% do diâmetro da Terra. A altura de uma montanha de 1 mm em uma estrela de nêutrons é 0,000003% de seu diâmetro. Muito pequenininho. Estrelas de nêutrons são suave .
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Tudo isso acaba tendo implicações interessantes. As estrelas de nêutrons tendem a girar rapidamente, levando de vários segundos a, às vezes, apenas alguns milissegundos para girar uma vez. Com o tempo, essa taxa diminui à medida que a estrela de nêutrons perde energia rotacional para vários fatores. Por exemplo, seu poderoso campo magnético pode varrer partículas subatômicas carregadas no espaço ao seu redor. Isso funciona como um pára-quedas, criando um arrasto que retarda o giro.
Mas eles também podem irradiar ondas gravitacionais, literalmente sacudindo o tecido do espaço-tempo . Um objeto giratório perfeitamente simétrico como uma esfera ou mesmo uma esfera achatada não emitirá essas ondas, mas qualquer desvio disso vai criá-los. Tipo, digamos, uma saliência no lado de uma estrela de nêutrons. Isso joga fora a simetria, criando as ondas gravitacionais . Essas ondas obtêm sua energia do giro da estrela, de modo que, à medida que são geradas, a rotação da estrela diminui.
Nunca detectamos essas ondas de uma estrela de nêutrons em rotação, mas os cientistas esperam vê-las algum dia. O tamanho da montanha determinará quanta energia as ondas têm, portanto, se quisermos detectá-las, precisamos entender como as montanhas nas estrelas de nêutrons se comportam.
Além disso, esses cálculos são interessantes por si só. Estrelas de nêutrons são fascinantes e aterrorizantes e a causa raiz por trás de muitos fenômenos ainda mais aterrorizantes como magnetares (sim, leia sobre magnetares se tiver coragem). Portanto, quanto mais os entendemos, melhor.
E é muito legal. Uma montanha menor que um grão de areia, mas que pesa trilhões e trilhões de vezes mais! O Universo é um lugar tão estranho, e quanto mais aprendemos sobre ele, mais estranho e incrível ele se torna.
