Vídeo

Transcrição

Estrelas de nêutrons são uma das coisas mais extremas

e violentas do Universo.

Núcleos atômicos gigantes,

com apenas alguns quilômetros de diâmetro,

mas tão massivos quanto estrelas.

E elas devem sua existência

à morte de algo majestoso.

Tema do canal

Estrelas existem por causa de um frágil equilíbrio.

A massa de milhões de bilhões de trilhões de toneladas de plasma quente

está sendo puxada ao núcleo pela gravidade

e comprime material com tanta força

que núcleos atômicos se fundem.

Hidrogênio se funde em hélio,

isto libera energia,

que resiste à gravidade e tenta escapar.

Enquanto este equilíbrio existir,

estrelas são bem estáveis.

Com o tempo, o hidrogênio vai acabar.

Estrelas médias como o nosso Sol passam por uma fase gigante

na qual elas queimam hélio em carbono e oxigênio

antes de eventualmente se tornarem anãs brancas.

Mas, em estrelas com muitas vezes a massa do nosso Sol,

as coisas ficam interessantes quando o hélio acaba.

Por um momento, o equilíbrio de pressão e radiação se quebra

e a gravidade vence, apertando a estrela com mais força do que antes.

O núcleo passa a queimar com mais calor e velocidade,

enquanto as camadas mais externas da estrela incham por centenas de vezes,

fundindo elementos mais e mais pesados.

Carbono é queimado em neônio por séculos,

neônio em oxigênio por um ano,

oxigênio em silício por meses,

e sílicio em ferro por um dia.

E então… a morte.

Ferro é cinzas nucleares.

Ele não tem energia para dar,

e não pode ser fundido.

A fusão para de repente, e o equilíbrio acaba.

Sem a pressão centrífuga da fusão nuclear,

o núcleo é esmagado pelo enorme peso da estrela acima.

O que acontece agora é legal e assustador.

Partículas como elétrons e prótons realmente não querem estar perto umas das outras,

mas a pressão da estrela em colapso é tão grande

que elétrons e prótons se fundem em nêutrons

os quais são apertados de maneira tão compacta quanto em um núcleo atômico.

Uma bola de ferro do tamanho da Terra

é comprimida em uma bola de pura matéria nuclear do tamanho de uma cidade.

Mas não só o núcleo; a estrela inteira implode,

com a gravidade puxando as camadas exteriores para dentro

a 25% da velocidade da luz.

Esta implosão é repelida pelo núcleo de ferro,

produzindo uma onda de choque que explode para fora (é isso mesmo no original)

e catapulta o resto da estrela ao espaço.

Isto é o que chamamos de uma explosão supernova,

e vai superar em brilho galáxias inteiras.

O que sobra da estrela é agora uma estrela de nêutrons.

Sua massa é em torno de um milhão de vezes a massa da Terra

mas contida em um objeto com cerca de 25 quilômetros de comprimento.

É tão densa que a massa de todos os humanos vivos

caberia em um centímetro cúbico de matéria da estrela de nêutrons.

Isso é aproximadamente um bilhão de toneladas,

em um espaço do tamanho de um cubo de açúcar.

Em outras palavras, isso é o Monte Everest

em um copo de café.

De fora, uma estrela de nêutrons é incrivelmente extrema

sua gravidade é a mais forte,

sem contar buracos negros e,

se fosse um pouco mais densa, ela seria um.

A luz é distorcida ao seu redor,

o que significa que você poderia ver a frente e seções da parte de trás

Sua superfície atinge um milhão de graus Celsius,

comparados aos “frescos” seis mil graus Celsius do nosso Sol.

Ok, vamos ver o interior de uma estrela de nêutrons.

Apesar destes núcleos atômicos gigantes serem estrelas,

em várias formas, eles também são como planetas,

com crostas sólidas cobrindo um núcleo líquido.

A crosta é extremamente dura.

Os níveis mais externos são feitos do ferro que sobrou da supernova

compactados em uma geleia cristalina,

com um mar de elétrons fluindo entre eles.

Em níveis mais profundos,

a gravidade aperta os núcleos para mais perto uns dos outros.

Nós achamos menos e menos prótons, como a maioria se funde em nêutrons,

até chegarmos na base da crosta.

Aqui, núcleos são apertados com tanta força que eles começam a se encostar.

Prótons e nêutrons se rearranjam,

formando longos cilindros ou cobertores,

enormes núcleos, com milhões de prótons e nêutrons,

em formato de spaghetti e lasanha,

o que os físicos chamam de macarrão nuclear.

Macarrão nuclear é tão denso que pode ser o material mais forte do Universo -

basicamente inquebrável.

Emaranhados de macarrão dentro de uma estrela de nêutrons podem até formar montanhas,

geralmente com alguns centímetros de altura,

mas com muitas vezes a massa dos Himalaias.

Eventualmente, embaixo do macarrão, alcançamos o núcleo.

Nós não temos certeza de quais são as propriedades da matéria quando ela é tão compacta;

prótons e nêutrons podem se dissolver em um oceano de quarks,

o então-chamado Plasma Quark-Gluon.

Alguns desses quarks podem se tornar strange quarks,

formando um tipo de “matéria estranha”

com propriedades tão extremas que fizemos um vídeo inteiro sobre ela.

Ou eles só se mantêm como prótons e nêutrons.

Ninguém sabe com certeza, e é por isso que fazemos ciência.

Isso tudo é coisa bem pesada, literalmente,

então vamos voltar para o espaço.

Quando estrelas de nêutrons primeiro colapsam,

elas começam a girar muito, muito rápido,

como uma bailarina colando os braços ao corpo.

Estrelas de nêutrons são bailarinas celestiais,

girando muitas vezes por segundo.

Isto cria pulsos,

porque o campo magnético delas gera um raio de ondas de rádio,

que passa toda vez que elas giram.

Estes “pulsares de rádio” são o tipo mais conhecido de estrela de nêutrons;

cerca de dois mil são conhecidos na Via Láctea.

Estes campos magnéticos são os mais fortes do Universo,

um quadrilhão de vezes mais fortes que o da Terra quando recém-nascidas

Elas são chamadas de “magnetares”, até se acalmarem um pouco.

Mas o definitivamente melhor tipo de estrelas de nêutrons

são amigas com outras estrelas de nêutrons. :D

Ao irradiar energia na forma de ondas gravitacionais,

ondulações no espaço-tempo, suas órbitas podem decair

e elas podem se chocar e se matar,

em uma explosão kilonova, que espalha muito de suas entranhas.

Quando elas se chocam, as condições se tornam tão extremas

que, por um momento, núcleos atômicos pesados são feitos novamente.

Não é a fusão unindo núcleos desta vez,

mas matéria pesada e rica em nêutrons caindo aos pedaços

e se re-agrupando.

Só recentemente, nós aprendemos que isto é, provavelmente,

a origem de muitos dos elementos pesados do Universo,

como ouro, urânio e platina,

e muitos mais.

Então nossas duas estrelas entram em colapso

e se tornam um buraco negro, morrendo outra vez.

Estrelas não apenas tem que morrer para criar elementos,

elas tem que morrer duas vezes.

Ao longo de milhares de anos,

estes átomos vão se misturar de volta à galáxia,

mas alguns deles acabam em uma nuvem a qual a gravidade organiza

para formar estrelas e planetas,

repetindo o ciclo.

Nosso Sistema Solar é um exemplo,

e os restos das estrelas de nêutrons que vieram antes de nós

estão ao nosso redor.

Nosso mundo tecnológico e moderno inteiro foi construído

dos elementos que estrelas de nêutrons fizeram em eras passadas -

mandando estes átomos em uma jornada de treze bilhões de anos

para se reunir e formar a nós, e ao nosso mundo.

E isso é bem legal.

Até lá, podemos olhar para elas no papel.

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