Estrelas de nêutrons: a chave para o ouro e a platina no universo!

Estrelas de nêutrons: a chave para o ouro e a platina no universo!

Em 3 de junho de 2025, Tim Dietrich, professor de Astrofísica Teórica na Universidade de Potsdam, expressou seu desejo de visitar estrelas de nêutrons com uma espaçonave. Estes objetos extremamente densos e compactos são formados nas explosões de supernovas de estrelas massivas e brilham brevemente como uma galáxia inteira. A sua densidade é impressionante: uma colher de chá de material de uma estrela de neutrões pode pesar até mil milhões de toneladas. A maioria desses fascinantes corpos celestes está localizada em sistemas estelares binários. Eles perdem energia até finalmente colidirem, liberando quantidades incríveis de energia. A primeira colisão observada de estrelas de nêutrons ocorreu em 17 de agosto de 2017, quando foram detectadas ondas gravitacionais e sinais de luz, marcando um marco na astronomia moderna. Este foi o evento GW170817, que ocorreu fora da nossa Via Láctea e detectou o sinal luminoso de uma colisão de estrela de nêutrons na galáxia NGC 4993.

Durante essas colisões, novos elementos são criados – incluindo elementos pesados ​​como ouro e platina. Estes processos são complexos e fascinantes; eles visam a produção de raios gama como os observados durante a colisão. Na colisão de 2017, detectores astronômicos, como os detectores LIGO em Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana, detectaram uma quantidade significativa de ondas gravitacionais. Eles foram registrados durante um período de cerca de 100 segundos. A medição foi complementada pelo detector Virgo, que tornou a localização do sinal mais precisa. Apenas 1,7 segundos depois, os satélites Gamma-ray Burst Monitor (GBM) a bordo do satélite Fermi detectaram a explosão de raios gama que a acompanhava.

Descobertas e teorias em torno das colisões de estrelas de nêutrons

A descoberta do GW170817 marca o início da astronomia multimensageira. Este novo método combina diferentes sinais para compreender melhor o universo. A medição simultânea de ondas gravitacionais e sinais luminosos forneceu evidências importantes para a teoria da relatividade de Einstein. A probabilidade de que a coincidência de ondas gravitacionais e raios gama ocorra por acaso é dada como 1 em 200 milhões. O evento confirma a teoria de que as fusões de estrelas de nêutrons são a principal fonte de elementos mais pesados, particularmente elementos do processo-r.

No entanto, a descoberta das ondas gravitacionais é apenas a ponta do iceberg. Uma pesquisa do Instituto Max Planck de Física Gravitacional mostra que os mecanismos por trás da geração de campos magnéticos na fusão de estrelas de nêutrons podem ser explicados através de simulações de computador. Estas simulações revelam que as estrelas de neutrões, que têm apenas cerca de 20 quilómetros de diâmetro, são capazes de gerar fortes campos magnéticos. Estes processos magnetohidrodinâmicos mostram que dois mecanismos contribuem para o fortalecimento do campo magnético: a instabilidade Kelvin-Helmholtz e a instabilidade rotacional magnética, que atuam como um dínamo.

Cerca de 60 milissegundos após a fusão, um jato é ejetado através dos pólos do magnetar resultante, responsável pela produção de radiação quilonova. Estes fenómenos impressionantes mostram que as colisões de estrelas de neutrões não só produzem ondas gravitacionais e sinais luminosos espectaculares, mas também uma variedade de elementos e campos magnéticos - todos aspectos que continuam a fascinar a astrofísica e a proporcionar novas possibilidades de descoberta.

Para o futuro, a ideia de viajar com uma nave espacial para eventos semelhantes em outras galáxias continua sendo mais do que um sonho. O conceito de um motor de dobra, que teoricamente poderia permitir velocidades mais rápidas que a da luz, é baseado nas fórmulas físicas da relatividade geral. Mas até que possamos empreender tais viagens, a colisão entre estrelas de neutrões continua a ser um tema fascinante e complexo para a astronomia.