Os astrônomos identificaram o que poderia ser a estrela de nêutrons mais massiva até hoje.

É um pulsar, chamado J0740 + 6620, e discrepâncias no tempo de seus pulsos permitiram que sua massa fosse calculada em 2,14 vezes a do Sol, compactada em uma estrela com apenas 30 quilômetros de diâmetro.

Para colocar isso em perspectiva, o Sol tem um diâmetro de 1.391 milhões de km (~ 864.000 milhas).

Essas medições fazem do J0740 + 6620 a primeira estrela de nêutrons sobre 2 massas solares medidas dentro do Intervalo de confiança de 68%e aproximá-lo do limite superior da estrela rotativa de nêutrons de 2,3 massas solares calculado no ano passado com base na astronomia das ondas gravitacionais.

Isso é muito legal, considerando que as estrelas de nêutrons já estão entre as estrelas mais pequenas e densas que conhecemos – elas formam estrelas que começam entre 8 e 30 vezes a massa do sol.

À medida que morrem, essas estrelas lançam seu material externo no espaço através de uma série de explosões termonucleares, fundindo todos os restos de material disponível.

Depois que o núcleo queima completamente em ferro, a pressão que o mantém diminui e o núcleo entra em colapso, acumulando os nêutrons até que ocupem o menor espaço possível. O objeto resultante tem a densidade equivalente a um núcleo atômico.

Isso é semelhante ao processo que produz um buraco negro, que ocorre com objetos mais massivos; no entanto, nenhum buraco negro foi detectado abaixo 5 massas solares.

O que ocorre entre o limite superior da estrela de nêutrons e o limite inferior do buraco negro ainda é um mistério – mas aquele em que estrelas massivas de nêutrons podem lançar alguma luz.

Como os astrônomos calcularam a massa de J0740 + 6620 é realmente inteligente – e confia muito nas propriedades e na orientação da estrela da Terra.

O J0740 + 6620, localizado a cerca de 4.500 anos-luz de distância, é um pulsar de milissegundos. Isso significa que está girando incrivelmente rápido, e é angulado de tal maneira que feixes de ondas de rádio brilhantes disparando de seus pólos magnéticos passam pela Terra a cada rotação – em escalas de milissegundos. (Aqui está o que isso soa transcrito em áudio.)

A regularidade desses pulsos pode ser usada para uma variedade de aplicações, mas quando elas mostram irregularidades fracas, isso também pode ser realmente revelador.

O pulsar está em um sistema binário com uma anã branca, e isso nos leva à segunda peça do quebra-cabeça: o sistema está na borda da Terra, de modo que a anã branca passa entre nós e o pulsar – o que é chamado de trânsito .

A maneira como a gravidade da anã branca atrapalha um pouco a regularidade dos pulsos é como uma equipe de astrônomos liderada por Thankful Cromartie da Universidade da Virgínia, o Observatório Nacional de Radioastronomia mediu a massa do pulsar.

atraso shapiro(Yukterez / Wikimedia Commons)

Essa interrupção é chamada de Atraso no tempo de Shapiro (animado acima), e ocorre quando o caminho da luz do pulsar é dobrado pela gravidade da anã branca, fazendo com que demore um pouco mais para viajar para a Terra quando a anã branca passa entre nós e o pulsar. E queremos dizer um pouco – a diferença é de apenas 10 milionésimos de segundo.

Cromartie e sua equipe combinaram cinco anos de dados de pesquisa com duas campanhas de observação dedicadas e foram capazes de determinar o momento exato do atraso. Isso lhes permitiu descobrir quanto a gravidade da anã branca estava dobrando o espaço-tempo, o que por sua vez lhes permitiu inferir a massa da anã branca.

Uma vez que a massa de um objeto em um sistema binário é conhecida, o cálculo da massa do outro objeto é um processo simples – retornando uma massa de 2,14 + 0,10-0,09 M⊙ dentro do intervalo de credibilidade de 68,3%.

Na verdade, não sabemos quão grande uma estrela de nêutrons pode ficar. A figura comumente citada é de 3 massas solares, mas a verdade é que nenhuma foi detectada acima de 2,5 massas solares.

A estrela de nêutrons mais massiva poderia ser PSR J2215 + 5135, um pulsar com massa estimada em 2,27 massas solares, medido com linhas de magnésio; ou PSR B1957 + 20, com uma massa estimada em 2,4 massas solares, com base na velocidade radial inferida a partir dos espectros. Ambos os métodos, observou a equipe, são menos confiáveis ​​do que a precisão oferecida pelo tempo de rádio.

Há também o pouco menos massivo PSR J0348 + 0432, com 2,01 massas solares, também calculadas usando o atraso de tempo de Shapiro.

Quer este pulsar mais recente seja a estrela de nêutrons mais massiva até agora, a pesquisa certamente nos ensinará mais sobre esses objetos enigmáticos.

"As estrelas de nêutrons são tão misteriosas quanto fascinantes" Cromartie disse.

"Esses objetos do tamanho de cidades são essencialmente núcleos atômicos ginormosos. Eles são tão grandes que seus interiores adquirem propriedades estranhas. Encontrar a massa máxima permitida pela física e pela natureza pode nos ensinar muito sobre esse domínio inacessível na astrofísica".

A pesquisa foi publicada em Astronomia da natureza.

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