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Elo perdido entre estrelas de nêutrons e buracos negros pode ter sido descoberto

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/01/2024

Estrela de nêutrons mais pesada ou buraco negro mais leve que se conhece?
Impressão artística do sistema observado, assumindo que a estrela companheira é um buraco negro. A estrela de fundo mais brilhante é sua companheira orbital, o pulsar de rádio PSR J0514-4002E. As duas estrelas estão separadas por 8 milhões de km e circulam uma em volta da outra a cada 7 dias.
[Imagem: Daniëlle Futselaar (artsource.nl)]

Mais um elo perdido

Se, há poucos dias, descobrimos o elo perdido entre as supernovas e as estrelas de nêutrons, agora podemos ter preenchido o hiato que ainda existia entre essas estrelas supermassivas e os ainda mais massivos buracos negros.

Uma equipe internacional de astrônomos descobriu um corpo celeste de um tipo desconhecido até agora: Ele é mais pesado do que as estrelas de nêutrons mais pesadas que se considera possível e, ao mesmo tempo, mais leve do que os buracos negros mais leves já observados.

Usando o radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, Ewan Barr e seus colegas queriam medir o período de um pulsar binário de milissegundos conhecido como PSR J0514-4002E. Tendo em conta os efeitos relativísticos, os astrônomos estimaram a massa total do sistema binário e depois inferiram a massa do companheiro binário do pulsar.

Os resultados indicam que a companheira binária é um objeto compacto com uma massa entre 2,09 e 2,71 massas solares, situado na borda inferior da faixa de massa observada entre as estrelas de nêutrons e os buracos negros. Assim, não é possível classificar com segurança este objeto como uma estrela de nêutrons particularmente massiva ou como um buraco negro de massa incomumente baixa.

"Qualquer uma das possibilidades para a natureza do companheiro é emocionante. Um sistema pulsar-buraco negro será um alvo importante para testar as teorias da gravidade, e uma estrela de nêutrons pesada fornecerá novos insights na física nuclear em densidades muito altas," disse o professor Ben Stappers, da Universidade de Manchester, no Reino Unido.

Estrela de nêutrons mais pesada ou buraco negro mais leve que se conhece?
Potencial cenário da formação do pulsar de rádio NGC 1851E e sua exótica estrela companheira.
[Imagem: Thomas Tauris (Aalborg University/MPIfR)]

Estrelas de nêutrons, buraco negro ou o quê

Quando uma estrela de nêutrons - por sua vez o resto ultradenso de uma estrela morta - adquire muita massa, geralmente consumindo ou colidindo com outra estrela, ela entra em colapso. O que elas se tornam depois de entrarem em colapso é causa de muita especulação, mas os cientistas acreditam que elas possam se tornar buracos negros, objetos tão fortes gravitacionalmente que nem mesmo a luz consegue escapar deles - embora isto também seja objeto de muita controvérsia.

As teorias indicam que a massa total necessária para o colapso de uma estrela de nêutrons é 2,2 vezes a massa do Sol. A teoria também diz que os buracos negros mais leves criados por estas estrelas são muito maiores, cerca de cinco vezes mais massivos do que o Sol, dando origem ao que é conhecido como "lacuna de massa do buraco negro" - e essa lacuna aparece nas observações.

A natureza dos objetos compactos nesta lacuna de massa é desconhecida. A descoberta deste novo objeto poderá finalmente permitir o estudo desses objetos, abrindo caminho para sua compreensão e para o porquê de sua raridade.

Embora esta campanha de observações não permita dizer de forma conclusiva se os astrônomos descobriram a estrela de nêutrons mais massiva conhecida, o buraco negro mais leve conhecido, ou mesmo alguma nova variante estelar exótica, o que é certo é que eles descobriram um laboratório único para sondar as propriedades da matéria sob as condições mais extremas do Universo.

Bibliografia:

Artigo: A pulsar in a binary with a compact object in the mass gap between neutron stars and black holes
Autores: Ewan D. Barr, Arunima Dutta, Paulo C. C. Freire, Mario Cadelano, Tasha Gautam, Michael Kramer, Cristina Pallanca, Scott M. Ransom, Alessandro Ridolfi, Benjamin W. Stappers, Thomas M. Tauris, Vivek Venkatraman Krishnan, Norbert Wex, Matthew Bailes, Jan Behrend, Sarah Buchner, Marta Burgay, Weiwei Chen, David J. Champion, C.-H. Rosie Chen, Alessandro Corongiu, Marisa Geyer, Y. P. Men, Prajwal Voraganti Padmanabh, Andrea Possenti
Revista: Science
Vol.: 383, Issue 6680 pp. 275-279
DOI: 10.1126/science.adg3005
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