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Novos insights sobre a estrutura interna de estrelas de nêutrons de rotação rápida foram recolhidos por astrônomos na Austrália e no Canadá, que estudaram a evolução temporal de uma falha - um aumento repentino na taxa de rotação estelar. Suas observações do pulsar de Vela sugerem que falhas poderiam ser governadas por interações entre três diferentes regiões rotativas da estrela de nêutrons.
Um pulsar é uma estrela de nêutrons girando que transmite um farol de pulsos eletromagnéticos em uma freqüência constante. Ocasionalmente, entretanto, a freqüência de alguns pulsares pode aumentar levemente em um processo que os astrônomos chamam de falha.
Vela é um pulsar que está a cerca de 1000 anos-luz da Terra e emite um farol brilhante de ondas de rádio. Ele gira em torno de 11 Hz e sofre uma falha aproximadamente uma vez a cada três anos, acelerando em cerca de 10 -5 Hz. A estrela de nêutrons tem um raio de apenas 20 km, mas tem uma massa maior que a do Sol. Ele é feito de matéria rica em nêutrons que é rigidamente compactada em densidades iguais às de um núcleo atômico.
Neutrões superfluidos
Astrophysicists have a poor understanding of the interior structure of neutron stars, which is why they are keen on understanding why pulsar glitches occur. A popular model describes neutron stars as comprising two solid crustal layers that surround a superfluid core of neutrons. The outer crust is believed to comprise nuclei that are densely-packed in a crystalline lattice that is permeated by an electron gas. In the inner crust, higher pressures fuse some electrons and protons to form a superfluid of neutrons that permeates the solid lattice in this layer. These three regions are believed to be decoupled, and could therefore rotate at different frequencies
Agora, cientistas da Universidade Monash, da Universidade McGill e da Universidade da Tasmânia reanalizaram as observações de rádio de uma falha na rotação de Vela que foi observada em 2016. Os dados parecem revelar uma pequena queda na frequência anterior à falha. Os dados também fornecem a primeira evidência de que a falha “supera” a frequência rotacional final da estrela e isso é corrigido por uma pequena recuperação na frequência.
Para entender esse comportamento, a equipe desenvolveu vários modelos de como a estrutura interna de uma estrela de nêutrons poderia afetar uma mudança de frequência e comparar suas previsões com os dados. A análise estatística sugere que o processo é melhor descrito por um modelo que envolve uma desaceleração inicial da rotação, seguida por um salto na frequência. Este modelo preferido também inclui acoplamentos entre a crosta da estrutura, a crosta interna e o núcleo da estrela de nêutrons em termos de duas constantes de tempo exponenciais.
“Segunda sopa”
Paul Laskey, da Universidade Monash, diz que a análise da equipe sugere que a falha ocorre quando a crosta interna do superfluido se move para fora, atingindo a rígida crosta externa e acelerando sua rotação. “Mas então, uma segunda sopa de superfluido que se move no núcleo alcança o primeiro, fazendo com que o giro da estrela diminua”, explica ele.
Este overshoot foi previsto por astrofísicos, incluindo Vanessa Graber , da McGill , que esteve envolvida neste estudo.
A desaceleração observada antes da falha ocorre confunde a equipe, como explica Greg Ashton da Monash . “Nós na verdade não temos idéia do porquê, e é a primeira vez que é visto! Nós especulamos que isso está relacionado à causa da falha, mas honestamente não temos certeza ”.
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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