{"id":4528,"date":"2021-10-12T06:20:34","date_gmt":"2021-10-12T05:20:34","guid":{"rendered":"http:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=4528"},"modified":"2021-10-12T06:20:36","modified_gmt":"2021-10-12T05:20:36","slug":"astrofisicos-explicam-a-origem-de-binarios-de-estrelas-de-neutroes-invulgarmente-pesadas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2021\/10\/12\/astrofisicos-explicam-a-origem-de-binarios-de-estrelas-de-neutroes-invulgarmente-pesadas\/","title":{"rendered":"Astrof\u00edsicos explicam a origem de bin\u00e1rios de estrelas de neutr\u00f5es invulgarmente pesadas"},"content":{"rendered":"\n

Um novo estudo que mostra como a explos\u00e3o de uma estrela massiva numa supernova pode levar \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de uma estrela de neutr\u00f5es pesada ou de um buraco negro leve resolveu um dos quebra-cabe\u00e7as mais desafiadores que emergiram da dete\u00e7\u00e3o de fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es pelos observat\u00f3rios de ondas gravitacionais LIGO e Virgo.<\/p>\n\n\n\n

A primeira dete\u00e7\u00e3o de ondas gravitacionais pelo LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) em 2017 foi oriunda de uma fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es que atendeu principalmente \u00e0s expetativas dos astrof\u00edsicos. Mas a segunda dete\u00e7\u00e3o, em 2019, foi oriunda da fus\u00e3o de duas estrelas de neutr\u00f5es cuja massa combinada era inesperadamente grande.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a>
Nos est\u00e1gios finais da forma\u00e7\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias, a estrela gigante expande-se e engolfa a estrela de neutr\u00f5es companheira, num est\u00e1gio de evolu\u00e7\u00e3o conhecido como evolua\u00e7\u00e3o de inv\u00f3lucro comum (a). A eje\u00e7\u00e3o do inv\u00f3lucro deixa a estrela de neutr\u00f5es numa \u00f3rbita pr\u00f3xima com uma estrela de inv\u00f3lucro despojado. A evolu\u00e7\u00e3o do sistema depende da propor\u00e7\u00e3o de massa. Estrelas despojadas menos massivas passam por uma fase de transfer\u00eancia de massa adicional que despoja ainda mais a estrela e recicla a companheira pulsar, levando a sistemas como as estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias observadas na Via L\u00e1ctea e nem GW170817 (b). As estrelas despojadas mais massivas n\u00e3o se expandem tanto, evitando assim despojo adicional e reciclagem da companheira, levando a sistemas como GW190425 (c). Finalmente, estrelas ainda mais massivas e despojadas levar\u00e3o a bin\u00e1rios compostos por uma estrela de neutr\u00f5es e por um buraco negro, como GW200115 (d).
Cr\u00e9dito: Vigna-Gomez et al., ApJL 2021<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

“Foi t\u00e3o chocante que tivemos que come\u00e7ar a pensar em como criar uma estrela de neutr\u00f5es pesada sem torn\u00e1-la num pulsar,” diz Enrico Ramirez-Ruiz, professor de astronomia e astrof\u00edsica na Universidade da Calif\u00f3rnia em Santa Cruz, EUA.<\/p>\n\n\n\n

Objetos astrof\u00edsicos compactos, como estrelas de neutr\u00f5es e buracos negros, s\u00e3o dif\u00edceis de estudar porque, quando est\u00e3o est\u00e1veis, tendem a ser invis\u00edveis, n\u00e3o emitindo radia\u00e7\u00e3o detet\u00e1vel. “Isso significa que somos tendenciosos no que podemos observar,” explicou Ramirez-Ruiz. “N\u00f3s detet\u00e1mos estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias na nossa Gal\u00e1xia quando uma delas \u00e9 um pulsar, e as massas desses pulsares s\u00e3o quase todas id\u00eanticas – n\u00e3o vemos nenhuma estrela de neutr\u00f5es pesada.”<\/p>\n\n\n\n

A dete\u00e7\u00e3o do LIGO de uma fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es pesadas a um ritmo semelhante ao sistema bin\u00e1rio mais leve implica que os pares de estrelas de neutr\u00f5es pesadas devem ser relativamente comuns. Ent\u00e3o, porque \u00e9 que n\u00e3o aparecem na popula\u00e7\u00e3o de pulsares?<\/p>\n\n\n\n

No novo estudo, Ramirez-Ruiz e colegas focaram-se nas supernovas de estrelas despojadas em sistemas bin\u00e1rios que podem formar “objetos compactos duplos” consistindo de duas estrelas de neutr\u00f5es ou uma estrela de neutr\u00f5es e um buraco negro. Uma estrela despojada, tamb\u00e9m chamada estrela de h\u00e9lio, \u00e9 uma estrela que teve o seu inv\u00f3lucro de hidrog\u00e9nio removido devido \u00e0s suas intera\u00e7\u00f5es com uma estrela companheira.<\/p>\n\n\n\n

O estudo, publicado dia 8 de outubro na revista The Astrophysical Journal Letters, foi liderado por Alejandro Vigna-Gomez, astrof\u00edsico do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhaga, onde Ramirez-Ruiz \u00e9 professor catedr\u00e1tico.<\/p>\n\n\n\n

“N\u00f3s us\u00e1mos modelos estelares detalhados para acompanhar a evolu\u00e7\u00e3o de uma estrela despojada at\u00e9 ao momento em que explode numa supernova,” disse Vigna-Gomez. “Assim que cheg\u00e1mos ao momento da supernova, fazemos um estudo hidrodin\u00e2mico, onde temos interesse em acompanhar a evolu\u00e7\u00e3o do g\u00e1s em explos\u00e3o.”<\/p>\n\n\n\n

A estrela despojada, num sistema bin\u00e1rio com uma estrela de neutr\u00f5es companheira, come\u00e7a dez vezes mais massiva do que o nosso Sol, mas \u00e9 t\u00e3o densa que tem um di\u00e2metro inferior ao do Sol. O est\u00e1gio final da sua evolu\u00e7\u00e3o \u00e9 uma supernova de colapso do n\u00facleo, que deixa para tr\u00e1s uma estrela de neutr\u00f5es ou um buraco negro, dependendo da massa final do n\u00facleo.<\/p>\n\n\n\n

Os resultados da equipa mostraram que, quando a massiva estrela despojada explode, algumas das suas camadas externas s\u00e3o rapidamente ejetadas do sistema bin\u00e1rio. Algumas das suas camadas internas, no entanto, n\u00e3o s\u00e3o ejetadas e eventualmente caem de volta para o objeto compacto rec\u00e9m-formado.<\/p>\n\n\n\n

“A quantidade de material acretado depende da energia da explos\u00e3o – quanto maior a energia, menos massa pode manter,” disse Vigna-Gomez. “Para a nossa estrela despojada com dez massas solares, se a energia da explos\u00e3o for baixa, formar\u00e1 um buraco negro; se a energia for grande, manter\u00e1 menos massa e formar\u00e1 uma estrela de neutr\u00f5es.”<\/p>\n\n\n\n

Estes resultados n\u00e3o apenas explicam a forma\u00e7\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias pesadas, como revelado pelo evento de ondas gravitacionais GW190425, mas tamb\u00e9m preveem a forma\u00e7\u00e3o de bin\u00e1rios compostos por uma estrela de neutr\u00f5es e um buraco negro, como aquele que se fundiu no evento de ondas gravitacionais GW200115 de 2020.<\/p>\n\n\n\n

Outra descoberta importante \u00e9 que a massa do n\u00facleo de h\u00e9lio da estrela despojada \u00e9 essencial para determinar a natureza das suas intera\u00e7\u00f5es com a sua estrela de neutr\u00f5es companheira e o destino final do sistema bin\u00e1rio. Uma estrela de h\u00e9lio com massa suficiente pode evitar a transfer\u00eancia de massa para a estrela de neutr\u00f5es. No entanto, com uma estrela de h\u00e9lio menos massiva, o processo de transfer\u00eancia de massa pode transformar a estrela de neutr\u00f5es num pulsar de rota\u00e7\u00e3o r\u00e1pida.<\/p>\n\n\n\n

“Quando o n\u00facleo de h\u00e9lio \u00e9 pequeno, expande-se e, em seguida, a transfer\u00eancia de massa faz a estrela de neutr\u00f5es girar para criar um pulsar,” explicou Ramirez-Ruiz. “Por outro lado, os n\u00facleos massivos de h\u00e9lio est\u00e3o mais ligados gravitacionalmente e n\u00e3o se expandem, de modo que n\u00e3o h\u00e1 transfer\u00eancia de massa. E se n\u00e3o girarem para um pulsar, n\u00e3o os podemos ver.”<\/p>\n\n\n\n

Por outras palavras, pode muito bem haver uma grande popula\u00e7\u00e3o n\u00e3o detetada de bin\u00e1rios de estrelas de neutr\u00f5es pesadas na nossa Gal\u00e1xia.<\/p>\n\n\n\n

“Transferir massa para uma estrela de neutr\u00f5es \u00e9 um mecanismo eficaz para criar pulsares que giram muito depressa (pulsares de milissegundo),” salientou Vigna-Gomez. “A escusa deste epis\u00f3dio de transfer\u00eancia de massa, como sugerimos, aponta para uma popula\u00e7\u00e3o silenciosa de tais sistemas na Via L\u00e1ctea.”<\/p>\n\n\n\n

\/\/ Universidade da Calif\u00f3rnia em Santa Cruz (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (The Astrophysical Journal Letters)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Estrelas de neutr\u00f5es:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
Universidade de Maryland<\/a><\/p>\n\n\n\n

Pulsares:<\/strong>
Wikipedia<\/a>
Cat\u00e1logo ATNF de Pulsares<\/a><\/p>\n\n\n\n

Buracos negros:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

GW170817:
<\/strong>LIGO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

GW190425:<\/strong>
LIGO Virgo<\/a><\/p>\n\n\n\n

GW200115:<\/strong>
LIGO-Virgo<\/a><\/p>\n\n\n\n

Supernovas:<\/strong>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Ondas gravitacionais:<\/strong>
GraceDB (Gravitational Wave Candidate Event Database)<\/a>
Wikipedia<\/a>
Astronomia de ondas gravitacionais – Wikipedia<\/a>
Ondas gravitacionais: como distorcem o espa\u00e7o – Universe Today<\/a>
Detetores: como funcionam – Universe Today<\/a>
As fontes de ondas gravitacionais – Universe Today<\/a>
O que \u00e9 uma onda gravitacional (YouTube)<\/a><\/p>\n\n\n\n

LIGO:<\/strong>
P\u00e1gina oficial<\/a>
Caltech<\/a>
Advanced LIGO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Virgo:
<\/strong>EGO<\/a>
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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