Vácuo quântico desacelera rotação dos pulsares

Com informações da Agência Fapesp - 16/08/2016

Representação esquemática de um pulsar: a pequena esfera no centro é a estrela de nêutrons, a linha vertical verde é o eixo de rotação, as curvas brancas são as linhas de força do campo magnético, os dois feixes de luz azulada são os jatos de emissão eletromagnética que saem dos polos magnéticos da estrela.
[Imagem: Wikimedia commons/Mysid]

Vácuo material

A resistência ao movimento oferecida pelo vácuo pode estar desacelerando a rotação ultrarrápida das estrelas de nêutrons conhecidas como pulsares.

A hipótese instigante foi elaborada por pesquisadores brasileiros.

Vale lembrar que, para a mecânica quântica, o vácuo não é realmente vazio, mas extremamente dinâmico, permeado por flutuações locais de potencial que produzem o tempo todo pares de partículas e antipartículas, que se aniquilam em seguida.

Assim, por mais tênue que possa ser o espaço interestelar, ele não é um espaço vazio, mas um vácuo quântico, cujo efeito sobre corpos altamente compactos em rotação, como as estrelas de nêutrons, não pode ser negligenciado.

"As observações astronômicas mostram que, a cada segundo, o período de rotação dos pulsares atrasa de um centésimo trilionésimo (10^-14) a um décimo trilionésimo (10^-13) de segundo. O mecanismo clássico de perda de energia, por radiação de dipolo magnético, não é suficiente para explicar esse atraso. É preciso considerar algo mais. Nosso estudo nos levou a concluir que esse componente adicional poderia ser a frenagem exercida pela fricção do vácuo quântico", explicou Jaziel Goulart Coelho, do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais).

Fricção do vácuo quântico

Atualmente são conhecidos cerca de 2 mil pulsares. Mas, devido a grandes dificuldades no processo de observação, apenas nove deles têm os seus parâmetros bem estabelecidos. O que os pesquisadores brasileiros fizeram foi reunir os dados relativos a esses nove pulsares e lidar com eles com base em primeiros princípios, ou conceitos da física fundamental.

Existem pulsares de diversas massas e velocidades, mas só recentemente se descobriu uma espécie de elo perdido na evolução dos pulsares.
[Imagem: ESA]

Os modelos mostraram que, além da perda de energia devida à radiação eletromagnética, um outro fator deve estar contribuindo para a desaceleração do movimento de rotação, e este fator seria a fricção do vácuo quântico (quantum vacuum friction, ou QVF).

"Os períodos de rotação dos pulsares, bem como suas variações temporais, são determinados observacionalmente. A partir deles, é possível calcular o chamado índice de frenagem (brake index), caracterizado pelo atraso de 10^-14 a 10^-13 segundo por segundo. Para explicar esse índice, combinamos dois mecanismos de perda de energia: a radiação de dipolo magnético clássica e a fricção do vácuo quântico. Investigamos o papel da QVF como mecanismo adicional. Foi um trabalho de astrofísica teórica aplicado a observáveis", resumiu Jaziel.

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Atrito gera calor

E para onde vai a energia subtraída dos pulsares pela fricção do vácuo quântico?

Os pesquisadores afirmam que, para uma resposta inteiramente conclusiva, são necessários mais estudos. Porém, eles adiantam que a produção de calor está intrinsecamente associada à QVF. Esta é uma das consequências da interação de um campo magnético muito forte com um meio supermagnetizado. O calor surge da "fricção" do vácuo (visto agora como um meio material) com a superfície da estrela, da mesma forma que o movimento de uma pá na água por um longo tempo pode aquecê-la.

"Parece também importante compreender melhor sob o ponto de vista teórico as consequências do calor associado à QVF. Até que ponto ele influencia a temperatura da superfície do pulsar? A presença desse calor é importante para outras classes de estrelas?", destaca o pesquisador, apontando as perguntas que guiarão os novos estudos.

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