Estrelas de nêutrons são os objetos mais extremas e fascinantes conhecidos de existir em nosso universo: Essa estrela tem uma massa que é até duas vezes a do sol, mas um raio de apenas uma dúzia de quilómetros: portanto, tem uma enorme densidade, milhares de bilhões de vezes maior do que o elemento mais denso na Terra. A imagem da NASA acima mostra uma estrela supergigante vermelha que substituiu seu núcleo com uma estrela de nêutrons.
Uma propriedade importante das estrelas de nêutrons, distinguindo-os de estrelas normais, é que a sua massa não pode crescer sem limites. Com efeito, se uma estrela não rotativo aumenta a sua massa, a sua densidade também aumenta. Normalmente, isso vai levar a um novo equilíbrio ea estrela pode viver de forma estável neste estado durante milhares de anos. Este processo, no entanto, não pode repetir indefinidamente ea estrela acreção vai atingir uma massa acima da qual nenhuma pressão física irá impedi-lo de entrar em colapso a um buraco negro. A massa crítica quando isso acontece é chamado de "massa máxima" e representa um limite superior para a massa que uma estrela de nêutrons não rotativo pode ser.
No entanto, uma vez que a massa máxima é alcançada, a estrela também tem uma alternativa ao colapso: ele pode rodar. Uma estrela rotativa, na verdade, pode suportar uma massa maior do que se fosse não rotativo, simplesmente porque a força centrífuga adicional pode ajudar a equilibrar a força da gravidade.Também neste caso, no entanto, a estrela não pode ser arbitrariamente grande, pois um aumento da massa deve ser acompanhada por um aumento da rotação e não há um limite para a velocidade com uma estrela pode girar antes quebrando.Portanto, para toda a estrela de neutrões existe uma massa máxima absoluta e é dada pela maior massa do modelo mais rápido de fiação.
Determinar esse valor a partir de primeiros princípios é difícil porque depende da equação de estado da matéria que compõe a estrela e isso ainda é essencialmente desconhecido. Devido a isso, a determinação da massa máxima de rotação de uma estrela de neutrões tem sido um problema não resolvido há décadas. Isso mudou com um trabalho recente publicado no Monthly Notices da Royal Astronomical Society , onde ele foi encontrado que é realmente possível prever a massa máxima de uma estrela de nêutrons em rápida rotação pode atingir, basta considerar o que é massa máxima correspondente a não rotativo configuração.
"É notável que um sistema tão complexo como uma estrela de neutrões rotativa pode ser descrita por uma relação tão simples", diz Prof. Luciano Rezzolla, um dos autores da publicação e Presidente de Astrofísica Teórica da Universidade Goethe , em Frankfurt. "Surpreendentemente, sabemos agora que mesmo a rotação mais rápida pode, no máximo, aumentar a massa máxima de 20%, no máximo", comenta Rezzolla.
Apesar de um número muito grande de modelos estelares foram computados para obter este resultado, o que foi essencial para esta descoberta foi olhar para esses dados de forma adequada. Mais especificamente, foi necessário perceber que se representada com uma normalização adequada, os dados se comporta de maneira universal, isto é, de uma forma que é essencialmente independente da equação de estado.
"Este resultado tem sido sempre na frente dos nossos olhos, mas precisávamos de olhar para ele a partir da perspectiva direito de vê-lo realmente", diz Cosima Breu, um estudante de Mestrado na Universidade de Frankfurt, que realizou a análise dos dados durante a sua tese de licenciatura.
O comportamento universal encontrado para a massa máxima é parte de uma classe maior de relações universais encontrados recentemente para estrelas de nêutrons. Dentro deste contexto, Breu e Rezzolla propuseram igualmente a um modo melhorado de expressar o momento de inércia de rotação destas estrelas em termos da sua compacidade. Uma vez que as observações do momento de inércia será possível através da medição do pulsar binário, o novo método vai permitir-nos para medir o raio estelar com uma precisão de 10% ou menos.
Este resultado simples, mas poderosa abre as perspectivas para as relações mais universais que podem ser encontrados na rotação estrelas. "Esperamos encontrar resultados mais igualmente emocionante quando se estuda os motivos em grande parte inexploradas da diferencialmente rotativa estrelas de nêutrons", conclui Rezzolla.
O Galaxy diário via Universidade Goethe
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