Cientistas espaciais da Universidade de Bath, no Reino Unido, descobriram uma nova maneira de sondar a estrutura interna das estrelas de naªutrons, dando aos fa­sicos nucleares uma nova ferramenta para estudar as estruturas que constituem a matéria emnívelata´mico.

Estrelas de naªutrons são estrelas mortas que foram comprimidas pela gravidade atéo tamanho de pequenas cidades. Eles contem a matéria mais extrema do universo, o que significa que são os objetos mais densos que existem (para comparação, se a Terra fosse comprimida a  densidade de uma estrela de naªutrons , teria apenas algumas centenas de metros de dia¢metro, e todos os humanos caberiam em uma colher de cha¡). Isso torna as estrelas de naªutrons laboratórios naturais aºnicos para fa­sicos nucleares , cuja compreensão da força que une aspartículas subatômicas élimitada ao seu trabalho em núcleos ata´micos ligados a  Terra. Estudar como essa força se comporta em condições mais extremas oferece uma maneira de aprofundar seu conhecimento. Entre os astrofisicos, que olham para gala¡xias distantes para desvendar os mistanãrios da física.

Em um estudo descrito nos Avisos Mensais da Royal Astronomical Society , os astrofisicos de Bath descobriram que a ação de duas estrelas de naªutrons movendo-se cada vez mais rápido enquanto espiralam em direção a uma colisão violenta da¡ uma pista para a composição do material da estrela de naªutrons. A partir dessas informações, os fa­sicos nucleares estara£o em uma posição mais forte para calcular as forças que determinam a estrutura de toda a matéria.

Foi por meio do fena´meno da ressonância que a equipe de Bath fez sua descoberta. A ressonância ocorre quando a força éaplicada a um objeto em sua frequência natural, gerando um grande movimento vibracional, muitas vezes catastra³fico. Um exemplo bem conhecido de ressonância éencontrado quando um cantor de a³pera quebra um vidro cantando alto o suficiente em uma frequência que corresponde aos modos de oscilação do vidro.

Quando um par de estrelas de naªutrons em espiral atinge um estado de ressona¢ncia, sua crosta sãolida - que se acredita ser 10 bilhaµes de vezes mais forte do que o aa§o - se estilhaa§a. Isso resulta na liberação de uma explosão brilhante de raios gama (chamada de Clara£o de Estilhaa§amento Ressonante) que pode ser vista por satanãlites. As estrelas em espiral também liberam ondas gravitacionais que podem ser detectadas por instrumentos na Terra. Os pesquisadores de Bath descobriram que, medindo tanto a explosão quanto o sinal da onda gravitacional, eles podem calcular a "energia de simetria" da estrela de naªutrons.

A energia de simetria éuma das propriedades da matéria nuclear. Ele controla a proporção daspartículas subatômicas (pra³tons e naªutrons) que compõem um núcleo e como essa proporção muda quando submetida a s densidades extremas encontradas nas estrelas de naªutrons. Uma leitura da energia de simetria daria, portanto, uma indicação forte da composição das estrelas de naªutrons e, por extensão, os processos pelos quais todos os pra³tons e naªutrons se acoplam e as forças que determinam a estrutura de toda a matéria.

Os pesquisadores enfatizam que as medições obtidas pelo estudo da ressonância de estrelas de naªutrons usando uma combinação de raios gama e ondas gravitacionais seriam complementares, em vez de uma substituição para, os experimentos de laboratório dos fa­sicos nucleares.

"Ao estudar estrelas de naªutrons e os movimentos catacla­smicos finais desses objetos massivos, somos capazes de entender algo sobre os minaºsculos núcleos que constituem a matéria extremamente densa", disse o astrofisico de Bath, Dr. David Tsang. "A enorme diferença de escala torna isso fascinante."

Astrofísica Ph.D. o estudante Duncan Neill, que liderou a pesquisa, acrescentou: "Gosto que este trabalho olhe para a mesma coisa que estãosendo estudada por fa­sicos nucleares. Eles olham parapartículas minaºsculas e nós, astrofisicos, olhamos para objetos e eventos a muitos milhões de anos-luz de distância. Na³s estãoolhando para a mesma coisa de uma maneira completamente diferente. "

O Dr. Will Newton, astrofisico da Texas A&M University-Commerce e colaborador do projeto, disse: "Embora a força que liga os quarks aos naªutrons e pra³tons seja conhecida, não bem compreendido como funciona quando um grande número de naªutrons e pra³tons se unem A busca para melhorar esse entendimento éajudada por dados experimentais de física nuclear, mas todos os núcleos que sondamos na Terra tem números semelhantes de naªutrons e pra³tons unidos em aproximadamente a mesma densidade.

"Em estrelas de naªutrons, a natureza nos fornece um ambiente muito diferente para explorar a física nuclear: matéria composta principalmente de naªutrons e abrangendo uma ampla gama de densidades, atécerca de dez vezes a densidade dos núcleos ata´micos. Neste artigo, mostramos como nospode medir uma certa propriedade desta matéria - a energia de simetria - a distâncias de centenas de milhões de anos-luz de distância. Isso pode lana§ar luz sobre o funcionamento fundamental dos núcleos. "