Equipa portuguesa desvenda mais um mistério da fusão de estrelas de neutrões
O modelo dos investigadores da Universidade de Coimbra simula em laboratório um dos fenómenos mais violentos do universo. A abordagem promete trazer novos avanços para a astrofísica nuclear.
Protões, neutrões e núcleos leves, como os isótopos de hidrogénio e hélio são as propriedades de matéria não homogéneas que estão na formação de supernovas ou na fusão de estrelas de neutrões. A identificação destes elementos foi possível graças ao trabalho da equipa de investigadores da Universidade de Coimbra.
A fusão de duas estrelas de neutrões é, aliás, um dos eventos mais violentos do Universo. As condições extremas dentro destes corpos celestes, com densidades de cerca de cem milhões de toneladas por centímetro cúbico, não podem ser testadas na Terra. Recriar estas condições em laboratório, todavia, tem sido um enorme desafio que dificulta a investigação.
A equipa portuguesa do Departamento de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), conseguiu, no entanto, desenvolver um modelo teórico que promete trazer novos avanços para o estudo da astrofísica nuclear.
Simulações mais realistas
A abordagem de Tiago Custódio, doutorado da FCTUC, desenvolvida em colaboração com o laboratório GANIL, em França, permite descrever a abundância da matéria nuclear através de um método desenvolvido pelas investigadoras Constança Providência e Helena Pais, do Centro de Física da Universidade de Coimbra.
O processo, descrito na revista científica Physical Review Letters, obteve “uma excelente correspondência com os dados experimentais através de dois modelos nucleares distintos”, explicou Tiago Custódio, citado no comunicado da Universidade de Coimbra.
Os conjuntos estatísticos evidenciaram, segundo o investigador, uma “curva de arrefecimento a uma densidade quase constante”, interpretada como “uma densidade de congelamento” abaixo da qual as partículas deixam de interagir nuclearmente.
Os resultados obtidos permitem agora construir uma equação de estado mais próxima da realidade, com descrições precisas dos núcleos leves em matéria nuclear de baixa densidade. Estas equações de estado, de acordo com este estudo, são um contributo fundamental para simulações mais realistas.
O estudo das colisões cósmicas
As fusões das estrelas de neutrões são dos fenómenos mais difíceis de estudar, mas também entre os mais fascinantes para os astrofísicos. Não se conhece nenhuma outra estrela tão densa e compacta, chegando a ter até três vezes a massa do Sol condensada numa esfera de 20 km de diâmetro. São tão densas que uma colher de chá contendo esta substância pesaria um bilhão de toneladas.
O estudo das colisões de estrelas de neutrões é de extrema importância para a astrofísica, permitindo entender a dinâmica e as consequências dessas colisões cósmicas.
A fusão de estrelas de neutrões não só ajuda os investigadores a compreender a formação de elementos pesados no universo, como fornece detalhes sobre a natureza da matéria em densidades extremas.
A investigação desses eventos pode revelar também informações valiosas sobre a física fundamental, incluindo a natureza da gravidade e a estrutura do espaço-tempo. A capacidade de detetar e analisar ondas gravitacionais de fusões de estrelas de neutrões representa uma nova era na astronomia, onde é possível observar eventos cósmicos até há pouco tempo inacessíveis para os cientistas.
Referências da notícia
Tiago Custódio, Alex Rebillard-Soulié, Rémi Bougault, Diego Gruyer, Francesca Gulminelli, Tuhin Malik, Helena Pais & Constança Providência. Calibrating the Medium Effects of Light Clusters in Heavy-Ion Collisions. Physical Review Letters.
Sara Machado. Cientistas da UC contribuem para o estudo da matéria nuclear na fusão de estrelas de neutrões. Universidade de Coimbra.