{"id":6762,"date":"2024-02-20T07:15:36","date_gmt":"2024-02-20T06:15:36","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6762"},"modified":"2024-02-20T07:15:36","modified_gmt":"2024-02-20T06:15:36","slug":"6762","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/02\/20\/6762\/","title":{"rendered":""},"content":{"rendered":"
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Impress\u00e3o de artista que mostra duas estrelas de neutr\u00f5es, pequenas mas muito densas, no ponto de fus\u00e3o e explos\u00e3o como quilonova.
Cr\u00e9dito: Universidade de Warwick\/Mark Garlick\/ESO<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A fus\u00e3o e a colis\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es produzem poderosas explos\u00f5es de quilonova e erup\u00e7\u00f5es de raios gama. H\u00e1 muito que os cientistas suspeitam que um campo magn\u00e9tico grande e ultraforte \u00e9 o motor por detr\u00e1s destes fen\u00f3menos altamente energ\u00e9ticos. No entanto, o processo que gera este campo magn\u00e9tico tem sido um mist\u00e9rio at\u00e9 agora. Os investigadores do Instituto Max Planck de F\u00edsica Gravitacional e das universidades de Quioto e Toho revelaram o mecanismo subjacente gra\u00e7as a uma simula\u00e7\u00e3o computorizada de alta resolu\u00e7\u00e3o que tem em conta toda a f\u00edsica fundamental. Os investigadores mostraram que as estrelas de neutr\u00f5es altamente magnetizadas, tamb\u00e9m conhecidas como magnetares, causam explos\u00f5es de quilonova muito brilhantes. Observa\u00e7\u00f5es telesc\u00f3picas poder\u00e3o testar esta previs\u00e3o no futuro.<\/p>\n\n\n\n

As estrelas de neutr\u00f5es s\u00e3o remanescentes compactos de explos\u00f5es de supernova e s\u00e3o constitu\u00eddas por mat\u00e9ria extremamente densa. T\u00eam cerca de 20 quil\u00f3metros de di\u00e2metro e at\u00e9 duas vezes a massa do nosso Sol, ou quase 700.000 vezes a massa da nossa Terra. No dia 17 de agosto de 2017, os astr\u00f3nomos observaram pela primeira vez ondas gravitacionais, luz e raios gama da fus\u00e3o de duas estrelas de neutr\u00f5es. Este evento marcou o in\u00edcio de um novo tipo de astronomia multimensageira, combinando observa\u00e7\u00f5es de ondas gravitacionais e eletromagn\u00e9ticas.<\/p>\n\n\n\n

As observa\u00e7\u00f5es das ondas gravitacionais e da explos\u00e3o de raios gama emitidos durante a fus\u00e3o revelaram que as fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias s\u00e3o a origem de, pelo menos, uma parte das explos\u00f5es de raios gama de curta dura\u00e7\u00e3o e dos elementos pesados. “S\u00f3 atrav\u00e9s de uma simula\u00e7\u00e3o num\u00e9rica que tenha em conta todos os efeitos f\u00edsicos fundamentais nas fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias \u00e9 que poderemos compreender o processo completo e os mecanismos subjacentes”, explica Masaru Shibata, diretor do departamento de Astrof\u00edsica Relativista Computacional do Instituto Max Planck de F\u00edsica Gravitacional em Potsdam. “Foi por isso que fizemos uma simula\u00e7\u00e3o da fus\u00e3o, que teve em conta todas as implica\u00e7\u00f5es da teoria da relatividade de Einstein e toda a f\u00edsica fundamental, com uma resolu\u00e7\u00e3o espacial mais de dez vezes superior a qualquer simula\u00e7\u00e3o anterior, a mais elevada de sempre.”<\/p>\n\n\n\n

Tal como no Sol, tamb\u00e9m na estrela de neutr\u00f5es<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Os fen\u00f3menos altamente energ\u00e9ticos associados \u00e0s fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es, como as explos\u00f5es de quilonova e as erup\u00e7\u00f5es de raios gama, s\u00e3o muito provavelmente impulsionados pela magnetohidrodin\u00e2mica – a intera\u00e7\u00e3o entre campos magn\u00e9ticos e fluidos. Isto implica que um remanescente da fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias deve gerar um campo magn\u00e9tico forte e em larga escala atrav\u00e9s de um mecanismo de d\u00ednamo.<\/p>\n\n\n\n

“Pela primeira vez, conseguimos determinar o mecanismo f\u00edsico que gera um campo magn\u00e9tico de larga escala a partir de campos mais pequenos em fus\u00f5es de estrelas de neutr\u00f5es bin\u00e1rias”, diz Kenta Kiuchi, l\u00edder do grupo no departamento de Astrof\u00edsica Relativista Computacional. “Parte deste mecanismo \u00e9 o mesmo que impulsiona o campo magn\u00e9tico do nosso Sol. Numa fus\u00e3o de estrelas de neutr\u00f5es, o campo magn\u00e9tico de larga escala surge devido a instabilidades e v\u00f3rtices na superf\u00edcie onde as duas estrelas de neutr\u00f5es chocam uma contra a outra.”<\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 duas fases de amplifica\u00e7\u00e3o do campo magn\u00e9tico: numa primeira fase, a instabilidade Kelvin-Helmholtz amplifica rapidamente a energia do campo magn\u00e9tico por um factor de v\u00e1rios milhares em poucos milissegundos ap\u00f3s a fus\u00e3o. “No entanto, este campo magn\u00e9tico amplificado continua a ser um campo de pequena escala”, explica Alexis Raboul-Salze, investigador de p\u00f3s-doutoramento no departamento de Astrof\u00edsica Relativista Computacional. “Mas ap\u00f3s alguns milissegundos, h\u00e1 uma segunda fase de amplifica\u00e7\u00e3o do campo magn\u00e9tico devido a outra instabilidade, a instabilidade magnetorotacional. Esta instabilidade amplifica ainda mais o campo de pequena escala e atua como um d\u00ednamo no campo de larga escala – o mesmo mecanismo que no Sol.”<\/p>\n\n\n

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Cerca de sessenta milissegundos ap\u00f3s a fus\u00e3o, a simula\u00e7\u00e3o mostra o jato emitido dos polos do magnetar (para cima e para baixo nesta imagem est\u00e1tica). O painel da esquerda mostra a riqueza em neutr\u00f5es do material ejetado. O azul indica mat\u00e9ria rica em neutr\u00f5es e o vermelho indica mat\u00e9ria que cont\u00e9m neutr\u00f5es e prot\u00f5es em propor\u00e7\u00f5es aproximadamente iguais. O painel do meio mostra superf\u00edcies de densidade de massa em repouso constante. As curvas a roxo indicam linhas do campo magn\u00e9tico. O painel da direita mostra superf\u00edcies do campo magn\u00e9tico com uma for\u00e7a constante. A barra de escala mostra um comprimento de 500 quil\u00f3metros.
Cr\u00e9dito: Kota Hayashi (Instituto Max Planck de F\u00edsica Gravitacional)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

A estrela de neutr\u00f5es altamente magnetizada, que resulta da colis\u00e3o, \u00e9 hipoteticamente proposta como um magnetar. Cerca de 40 milissegundos ap\u00f3s a fus\u00e3o, os campos magn\u00e9ticos “levantam” um forte vento de part\u00edculas para velocidades relativistas a partir dos polos do magnetar. Este vento forma um jato que est\u00e1 relacionado com os fen\u00f3menos altamente energ\u00e9ticos observados. O grupo de investiga\u00e7\u00e3o mostra, pela primeira vez, que esta hip\u00f3tese \u00e9 vi\u00e1vel.<\/p>\n\n\n\n

“A nossa simula\u00e7\u00e3o sugere que o motor do magnetar gera explos\u00f5es de quilonova muito brilhantes. Podemos testar a nossa previs\u00e3o atrav\u00e9s de observa\u00e7\u00f5es multimensageiras num futuro pr\u00f3ximo”, conclui Masaru Shibata.<\/p>\n\n\n\n

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