O que são as Estrelas de Nêutrons?

Ilustração artística da estrela de nêutrons Swift J1749.4-2807 (esquerda) com a sua estrela companheira (direita).
Crédito: NASA/Goddard Space Flight Center

Para entendermos o que é uma estrela de nêutrons/neutrões, precisamos primeiro entender o ciclo de vida de estrelas de grande massa.

Vamos esquecer por enquanto as estrelas de massa equivalente à massa do Sol.
Nós vamos falar aqui de estrelas que possuem massa entre 8 e 20 vezes a massa do Sol.

Essas estrelas vivem menos e rapidamente se tornam supergigantes vermelhas.
Depois de inúmeros processos de contração e expansão, a supergigante vermelha explode no que chamamos de supernova, um dos eventos mais importantes do universo, e um evento que representa o final da vida de uma estrela de grande massa.
Porém, a vida da estrela não acaba aí.
Depois da explosão, ainda resta um núcleo estelar, e esse núcleo pode ter basicamente dois destinos. Se o que restar tiver entre 1.5 e 3 vezes a massa do Sol, esse núcleo se transforma numa estrela de nêutrons. Se esse núcleo que restou tiver mais que 3 vezes a massa do Sol, ele se transforma num buraco negro.
Tanto a estrela de nêutrons, como o buraco negro são classificados na astrofísica como objetos compactos.

Resumindo: uma estrela de nêutrons tem um tamanho reduzido, dezenas de quilômetros de diâmetro, mas possui uma massa muito maior que o Sol, 3 vezes, por exemplo, ou seja, a sua densidade é muito alta. Isso faz da estrela de nêutrons, as menores e mais massivas estrelas conhecidas.
Elas recebem esse nome, pois esse núcleo estelar que restou da explosão de supernova nada mais é do que um superfluido de nêutrons; é como se fosse uma pasta de nêutrons.

Na verdade a estrutura de uma estrela de nêutrons não é muito bem conhecida, pois essas condições não podem ser reproduzidas em laboratório.

As estrelas de nêutrons emitem muita radiação no comprimento de onda de raios-X e pouca radiação no comprimento de onda da luz visível, por isso sua detecção não é fácil.

Se essa estrela de nêutrons começa a girar rapidamente, ela gera campos magnéticos violentos por onde jatos de radiação escapam.
Essa estrela de nêutrons em rápida rotação é chamada de pulsar, e emite a maior parte da sua radiação no comprimento de onda de rádio.

O evento conhecido como GW170817 resultou da fusão de duas estrelas de nêutrons, com massas entre 1.17 e 1.60 vezes a massa do Sol, resultando num objeto final com 2.74 vezes a massa do Sol.

Os astrônomos conhecem os pulsares há mais de 50 anos. Sabem que é uma fonte de ondas de rádio no universo, mas ainda não sabiam de onde vinham as explosões de raios-gama que observavam.

Esse evento serviu para mostrar que a fusão de estrelas de nêutrons geram uma explosão rápida de raios-gama.

Além disso, os astrônomos já sabiam que no núcleo das estrelas de nêutrons eram forjados elementos mais pesados que o Ferro, e isso também ficou comprovado, já que na fusão das duas estrelas de nêutrons, quantidades elevadas de elementos como urânio, ouro, platina foram atirados para o espaço.

A história das estrelas de nêutrons é bem mais complexa que isso que falei aqui.
Vou deixar aqui na descrição uma série de links, incluindo apresentações de cursos de astronomia espalhados pelo mundo onde é feita uma revisão histórica de como se chegou a essa definição e detalhes mais aprofundados sobre as características das estrelas de nêutrons.

Fontes: Sanjay Reddy, Nicolas Chamel, Stephen Eikenberry, The Conversation