Um único grão pesaria tanto quanto uma montanha: as estrelas de neutrões, os objetos mais extremos do universo
Quando se fala de objetos extremos no universo, é impossível não pensar nas estrelas de neutrões. O colapso gravitacional de uma estrela inteira fundiu protões com eletrões, criando densidades inimagináveis.
Uma única colher de chá do seu material pesaria milhares de milhões de toneladas na Terra; de facto, seria mais pesada do que toda a cordilheira dos Himalaias. Estamos a falar de estrelas de neutrões, que estão entre os objetos mais compactos do Universo.
Mas como é que a natureza produz tais objetos?
Nascimento violento das estrelas de neutrões
Ao longo da sua vida, as estrelas geram energia através da fusão nuclear de elementos leves- como o hidrogénio e o hélio - transformando-os em elementos químicos progressivamente mais pesados.
Avançando através da fusão do carbono, azoto e oxigénio, o processo acaba por conduzir à formação do ferro. No entanto, nesta fase, ocorre algo fundamentalmente diferente. A fusão de elementos mais leves do que o ferro é exotérmica - o que significa que liberta energia - e é precisamente esta energia que suporta o peso das camadas exteriores da estrela, mantendo um estado de equilíbrio (hidrostático).
Em contrapartida, a fusão do ferro é endotérmica: absorve energia - a mesma energia que anteriormente era necessária para suportar o peso da estrela.
Se a massa de uma estrela for pelo menos oito vezes superior à do Sol e a massa do seu núcleo se situar entre 1,4 e 3 massas solares, o esgotamento da sua fonte de energia nuclear desencadeia um colapso gravitacional imediato de toda a estrela.
Este colapso gera uma pressão tão grande no interior do núcleo estelar que os protões e os eletrões se fundem para formar neutrões. Este novo estado permite-lhes ocupar menos espaço, aumentando dramaticamente a densidade.
À medida que as camadas exteriores da estrela caem sobre este núcleo super-compacto, fazem ricochete; isto cria uma onda de choque que se propaga para fora em direção à superfície, desencadeando uma explosão de supernova.
A gravidade à superfície de uma estrela de neutrões é igualmente espantosa: cerca de cem mil milhões de vezes mais forte do que a gravidade da Terra. Isto significa que qualquer objeto que se aventure demasiado perto seria instantaneamente esmagado e aniquilado.
Estrelas de neutrões: também magnetares e pulsares
Em geral, as estrelas são permeadas por campos magnéticos. Em algumas estrelas, estes campos são “fossilizados” - o que significa que permanecem inalterados ao longo do tempo - enquanto noutras, como o Sol, são periodicamente regenerados (como evidenciado pelo ciclo de onze anos das manchas solares do Sol).
Uma das consequências do colapso de uma estrela que se transforma numa estrela de neutrões é a intensificação do seu campo magnético, que pode tornar-se triliões de vezes mais forte do que o campo magnético da Terra. Em alguns casos, formam-se objetos ainda mais extremos, conhecidos como magnetares; estes possuem os campos magnéticos mais fortes atualmente conhecidos no Universo.
Estas estrelas brilham no cosmos principalmente nos espectros de raios X e raios gama; são propensas a explosões súbitas durante as quais, num único evento, libertam uma quantidade de energia equivalente à energia total emitida pelo Sol durante milhões de anos.
Quando um campo magnético extremamente intenso se combina com uma rotação extremamente rápida da estrela de neutrões, esta recebe o nome de “pulsar”. Estas estrelas emitem feixes intensos e altamente colimados de radiação eletromagnética- principalmente ondas de rádio - a partir dos seus pólos magnéticos. Como o eixo magnético nem sempre se alinha com o eixo de rotação, o efeito observado assemelha-se ao de um farol cósmico.
Mas, ao contrário dos faróis, estes objetos também giram, completando centenas de voltas por segundo. Se um destes feixes passar pela Terra durante a rotação da estrela, os radiotelescópios detetam um sinal periódico extremamente regular. Este sinal aparece como um impulso de ondas de rádio - daí o nome “pulsar”.
O primeiro pulsar foi descoberto em 1967 pela astrónoma Jocelyn Bell Burnell; inicialmente, o sinal era tão regular que levou mesmo alguns a especular sobre uma possível origem artificial. Hoje, sabemos que estes impulsos são a assinatura distintiva de estrelas de neutrões em rotação.
Com base no número de estrelas muito maciças, estima-se que existam entre 100 milhões e 1 bilião de estrelas de neutrões na nossa galáxia.