Especial pesquisa: UFSC avança no uso da física nuclear para estudar as estrelas de nêutrons
Imagem: Casey Reed/Penn State University
Com início das atividades neste campo há apenas oito anos, a equipe do núcleo ´Física Nuclear e de Hádrons` contabiliza o desenvolvimento de diversas teses, dissertações, trabalhos de conclusão de curso e de iniciação científica. Como resultado desse esforço, há 40 papers publicados em revistas internacionais Qualis A da Capes – modalidade que exprime a máxima qualidade de um periódico.
Entre estes artigos, 23 são específicos sobre a aplicação da física nuclear ao entendimento das estrelas de nêutrons, o que caracteriza uma produção intelectual considerável nesse campo. Os estudos são realizados em parceria com grupos do Brasil e de outros países, com instituições como Universidade de Coimbra (Portugal), University of Sydney (Austrália) e University of Oxford (Inglaterra).
A física nuclear é uma área fundamental no estudo de estrelas de nêutrons. Há milhares de anos elas eram como as estrelas que vemos brilhando no céu: imensas bolas incandescentes de gás. Mas perderam sua atividade de queima de hidrogênio e, devido à força da gravidade, se tornaram imensamente compactas (saiba mais abaixo). Também já não emitem mais brilho, apenas pulsos periódicos de radiação fora da faixa do espectro eletromagnético visível – por isso são também chamadas pulsares.
Como esse comportamento dificulta seu estudo a partir da luz captada pelos telescópios, a física nuclear lida com as partículas presentes no interior destes corpos celestes. A partir de inúmeros cálculos matemáticos e o auxílio da teoria da relatividade geral de Einstein, da mecânica quântica, da termodinâmica, da física das partículas entre outras áreas, o grupo da UFSC busca confrontar os resultados dos cálculos teóricos com os dados observacionais da astrofísica – área da física que estuda objetos celestes a partir da radiação emitida.
Dessa forma, com a comparação entre seus estudos teóricos e os que são realizados por astrofísicos, a equipe da UFSC obtém uma compreensão específica sobre este tipo de estrela – que assim como as demais funcionam para os cientistas como relógios do universo, auxiliando na busca de entendimentos sobre sua origem e evolução.
“As estrelas de nêutrons são um laboratório muito rico para testar várias áreas da física e até para propor uma nova física”, ensina a professora Débora Peres Menezes, autora do livro ´Introdução à física nuclear e de partículas elementares`, uma das pesquisadoras do grupo ´Física Nuclear e de Hádrons`. Ao mesmo tempo, explica, o estudo da física nuclear ajuda na busca de informações sobre como as estrelas evoluíram a longuíssimo prazo. “É o interesse científico de explicar a origem do universo”, retoma a professora.
Ela destaca que a física de hádrons é uma área ainda bastante jovem. Para exemplificar, lembra que no início da década de 30 nem se sabia o que era o nêutron – a partícula ´companheira` dos prótons no núcleo dos átomos. Na década de 50 o conhecimento avançou na esteira da segunda Guerra Mundial e da bomba atômica, e nos anos 80 o campo foi sendo melhor estruturado nas instituições de pesquisa. Mas a área é complexa e restrita, une a ciência básica à curiosidade do homem sobre o mundo em que vive.
Mais informações com os doutorandos Marcelo D. Alloy (e-mail: mda@fsc.ufsc.br) e Rafael Cavagnoli (e-mail: rafael@fsc.ufsc.br)
Por Arley Reis / Jornalista da Agecom
Saiba Mais:
Fonte: Estrelas de Nêutrons: Relógios do Universo
Site: Amigo Científico
– As estrelas são imensas bolas de gás em chamas
– O Sol, estrela mais próxima da terra, permitiu aos astrofísicos os primeiros estudos complexos sobre a física e evolução das estrelas.
– Na maior parte de sua vida a estrela realiza a fusão nuclear do hidrogênio, o seu principal componente físico. Esta fusão os astrônomos chamam de queima do hidrogênio. A temperatura na superfície é de milhares de graus Celsius e no interior milhões de graus.
– Durante 80% da vida a estrela está equilibrada, queimando hidrogênio em explosões termonucleares e contra-balanceando esta força com a gravidade. A gravidade de uma estrela é muito grande, isto se deve a sua enorme massa. Enquanto as explosões nucleares empurram o gás para fora, a força da gravidade puxa tudo para o interior, desta forma a estrela fica estabilizada.
– Alguns tipos de estrelas, ao chegarem no final de suas vidas, após ocorrerem períodos turbulentos onde, muitas vezes, explosões violentas ejetam matéria para o espaço, adquirem a forma de uma estrela de nêutrons. Na estrela de nêutrons, a atividade de explosões nucleares acabou. A força de gravidade se torna imensa e comprime a matéria por dentro de uma esfera de raio de aproximadamente 10 quilômetros.
– Para se ter uma idéia da densidade de tal objeto celeste, uma pequena amostra de uma estrela de nêutrons do tamanho de uma bolinha de gude com raio de 0,5cm, teria uma massa de mais de 500.000.000.000 kg (500 bilhões de quilogramas).
