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Processo Direto da Urca: Estrelas de Nêutrons Emitem Neutrinos Para Resfriarem Rapidamente

Para algumas estrelas de nêutrons, a maneira mais rápida de refrescar-se não é com uma bebida gelada, mas com partículas subatômicas leves chamadas neutrinos.

Os cientistas identificaram a primeira evidência sólida de que algumas estrelas de nêutrons, as remanescentes colapsadas ??de estrelas explodidas, podem resfriar rapidamente seus núcleos emitindo neutrinos. O resultado aumenta a evidência de que os cientistas estão reunindo dados e informações, para entender a matéria ultradensa que está espremida no centro de uma estrela de nêutrons.

A nova evidência vem de uma estrela de nêutrons que repetidamente engoliu material de uma estrela vizinha. A estrela de nêutrons rapidamente resfriou após as refeições, determinaram os cientistas. Os raios X emitidos pela estrela de nêutrons mostraram que a taxa de recarga rápida foi consistente com um efeito chamado de processo direto da Urca, no qual os neutrinos rapidamente transportam energia para longe de uma estrela colapsada, disse o astrofísico Edward Brown e colegas.

Estrelas de nêutrons são conhecidas por emitirem neutrinos por um processo similar que resfria a estrela lentamente. Mas anteriormente, não havia evidências claras de resfriamento mais rápido. A equipe analisou as observações da estrela de nêutrons, localizada a cerca de 35.000 anos-luz da Terra, enquanto ela esfriava durante um interlúdio de 15 anos entre as sessões de alimentação. Os neutrinos carregam energia cerca de 10 vezes mais rápido do que a energia irradiada pela luz do sol – ou cerca de 100 milhões de vezes mais rápido do que o processo lento, diz Brown, da Michigan State University em East Lansing.

Embora algumas outras estrelas de nêutrons tenham mostrado indícios de tal resfriamento rápido, “este é basicamente o primeiro objeto pelo qual podemos ver a estrela esfriando ativamente diante de nossos olhos”, diz o astrofísico James Lattimer da Stony Brook University em Nova York, que não esteve envolvido com a pesquisa.

O processo direto da Urca, batizado pelos físicos George Gamow e Mário Schenberg na década de 1940, recebeu seu apelido do agora extinto cassino da Urca, no Rio de Janeiro. “A piada é que esse processo remove o calor da estrela da mesma maneira como o cassino retira dinheiro dos bolsos dos turistas”, diz Brown.

No processo, os nêutrons no núcleo da estrela convertem-se em prótons e emitem elétrons e antineutrinos (os parceiros de antimatéria dos neutrinos). Da mesma forma, os prótons se convertem em nêutrons e emitem antielétrons e neutrinos. Como neutrinos e antineutrinos interagem muito raramente com matéria, eles podem escapar do núcleo, levando energia com eles. “O neutrino é um ladrão; rouba energia da estrela ”, diz a física Madappa Prakash, da Universidade de Ohio, em Atenas, que não esteve envolvida com a pesquisa.

A observação pode ajudar os cientistas a entender o que se passa no fundo das estrelas de nêutrons, cujos núcleos são espremidos em densidades muito além daquelas alcançáveis ??em laboratórios. Embora a teoria mais simples sustente que os núcleos estão abarrotados com nêutrons e um número menor de prótons e elétrons, os cientistas também propuseram que as estrelas colapsadas podem consistir de estados estranhos da matéria, contendo partículas raras chamadas de hiperons ou um mar de quarks flutuantes, as partículas que compõem os prótons e nêutrons.

O processo direto da Urca só pode acontecer se a fração de prótons no centro da estrela de nêutrons for maior que 10%. Então, se o processo acontecer, “isso já nos diz muito”, diz o astrofísico Wynn Ho, do Haverford College, na Pensilvânia, que não esteve envolvido na pesquisa. Tais observações poderiam eliminar teorias que prevejam números menores de prótons.

No entanto, os cientistas não foram capazes de determinar a massa da estrela de nêutrons, limitando as conclusões que podem ser tiradas. Mas, diz Prakash, se a massa de uma estrela de nêutrons tão rapidamente resfriada é medida, a constituição interna da estrela de nêutrons pode ser fixada.

Fonte:

https://www.sciencenews.org/article/neutron-stars-shed-neutrinos-cool-down-quickly

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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