Escave uma colher de material de estrela de nêutrons e pesaria aproximadamente 900 vezes mais que a Grande Pirâmide de Giza. Nada dessa sentença é uma exageração — é simplesmente o que acontece quando o núcleo de uma estrela moribunda é espremido além do ponto onde os átomos podem manter sua forma.
Uma estrela de nêutrons é o que resta após o colapso de uma estrela massiva. Não é um planeta, não é uma estrela normal e não é exatamente um buraco negro — fica na zona estreita logo antes que a gravidade vença completamente. Desde a descoberta de Jocelyn Bell Burnell, astrônomos encontraram exemplos cada vez mais estranhos delas, desde estrelas que giram mais rápido que um liquidificador de cozinha até estrelas cujos campos magnéticos poderiam apagar um cartão de crédito de meio caminho para a lua.
Uma estrela espremida ao tamanho de uma cidade
Pegue uma estrela com aproximadamente 1,4 vezes a massa do sol e aperte-a em uma esfera de apenas cerca de 10 quilômetros (6 milhas) de diâmetro, e você terá uma estrela de nêutrons. É aproximadamente a largura de uma pequena cidade, contendo a massa de uma estrela que queimou há milhões de anos em um diâmetro que você poderia atravessar em alguns minutos.
A compressão é tão extrema que a matéria ordinária não pode sobreviver a isso. Prótons e elétrons são forçados juntos em nêutrons, que é de onde o objeto recebe seu nome. O resultado é tão denso que uma colher de isso pesaria aproximadamente 900 vezes mais que a Grande Pirâmide de Giza — um fato que para de soar abstrato no momento em que você tenta imaginar uma colher tão pesada em uma mesa de cozinha.
O ponto onde até uma estrela de nêutrons desiste
Estrelas de nêutrons têm um limite de peso, e cruzá-lo significa se tornar um buraco negro. O evento de fusão 2017 GW170817, que se acredita ter entrado em colapso em um buraco negro logo após o impacto, permitiu que astrônomos usassem seu sinal de onda gravitacional para estabelecer esse teto em aproximadamente 2,17 massas solares para uma estrela de nêutrons não rotativa.
Verdadeiras estrelas de nêutrons chegam notavelmente perto dessa borda. A mais massiva confirmada até agora, um pulsar catalogado como PSR J0952-0607, pesa aproximadamente 2,35 massas solares, com o número real incerto em aproximadamente 0,17 em ambas as direções. Isso a coloca no limiar em que uma versão ligeiramente mais pesada do mesmo objeto deixaria de ser uma estrela.
Alguns desses giram mais rápido que um liquidificador
Como uma estrela que colapsa mantém a maior parte de sua rotação original enquanto encolhe para uma fração de seu tamanho anterior, as estrelas de nêutrons acabam girando em velocidades que não têm comparação cotidiana. O detentor do recorde, um pulsar chamado PSR J1748-2446ad, completa 716 rotações a cada segundo — isso totaliza 42.960 revoluções por minuto, com material em sua superfície se movendo a aproximadamente um quarto da velocidade da luz.
Estrelas de nêutrons rotativas que emitem radiação em direção à Terra são chamadas pulsares, porque de nosso ponto de vista o feixe parece um pulso rítmico, semelhante a um farol varrendo passado por um navio. Um típico tem apenas cerca de 30 quilômetros de largura, mas ainda consegue girar centenas de vezes por segundo enquanto dispara aquele feixe de ondas de rádio — e às vezes raios X — no espaço.
Um registrador gráfico, 57 quadras de tênis e uma descoberta negligenciada
Pulsares foram encontrados quase por acidente. Uma estudante de doutorado de Cambridge chamada Jocelyn Bell ajudou a construir um radioscópio que cobria pouco menos de dois hectares de terra, aproximadamente a mesma área que 57 quadras de tênis. Em vez de uma tela, produzia seus resultados do jeito analógico: registros gráficos de caneta no papel que se estendiam por mais de 30 metros cada dia, que ela tinha que vasculhar manualmente.
Enterrado naquele papel havia um sinal muito regular para ser ruído. Bell e seu orientador, Antony Hewish, publicaram a descoberta na revista Nature, e a descoberta acabou vencendo um Prêmio Nobel — mas quando o Prêmio Nobel de Física de 1974 foi concedido, a honra foi para Hewish e seu colega Martin Ryle, não para Bell mesmo, uma decisão ainda debatida por físicos hoje.
A caça aos pulsares percorreu um longo caminho desde uma pilha de impressões em papel. Astrônomos agora catalogaram mais de 2.600 deles, principalmente dentro da Via Láctea, e os usam para procurar ondas gravitacionais de baixa frequência, mapear a estrutura da galáxia e testar a teoria da relatividade geral de Einstein. O radioscópio Parkes da Austrália, que fez sua primeira observação de pulsar em 1968, apareceu posteriormente ao lado de uma imagem de um pulsar na primeira nota de 50 dólares australiana — um caso raro de um instrumento científico em moeda.
Magnetares: Os ímãs mais fortes do universo
Algumas estrelas de nêutrons levam os extremos ainda mais longe. Magnetares são uma subclasse com campos magnéticos tão poderosos que a física ordinária começa a se curvar ao redor deles, e em julho de 2021 astrônomos tinham confirmado 24 deles.
A escala desse magnetismo é difícil de exagerar. Posicionado no meio caminho entre a Terra e a Lua — cuja separação média é de 384.400 quilômetros (238.900 milhas) — o campo de um magnetar ainda poderia apagar os dados na faixa magnética de todos os cartões de crédito do planeta. Chegar perto de um na vida real seria uma ideia muito ruim, e felizmente os magnetares conhecidos mais próximos não estão nem perto.
Quando dois deles colidem
Estrelas de nêutrons ocasionalmente orbitam uma à outra perto o suficiente para espiralar e se fundir, e o resultado é um dos eventos mais violentos que os astrônomos podem observar. Ondas gravitacionais de exatamente tal colisão, chamada GW170817, chegaram aos observatórios LIGO e Virgo em 17 de agosto de 2017; a fonte foram duas estrelas de nêutrons se fundindo dentro de NGC 4993, uma galáxia na constelação Hydra aproximadamente 140 milhões de anos-luz da Terra.
Aquela fusão não era um caso isolado. Um surto de raios gama chamado GRB150101B, suspeito de ser um evento de fusão similar, foi rastreado para um local muito mais distante da Terra — aproximadamente 1,7 bilhões de anos-luz — sugerindo que essas colisões ocorrem com mais frequência no universo do que qualquer única detecção poderia mostrar. Acredita-se que cada fusão forja elementos pesados que nenhuma estrela ordinária pode produzir, semeando o universo com material que eventualmente acaba em planetas e possivelmente em joias.
Companhia estranha: Um susto alienígena e uma capa de álbum
Estrelas de nêutrons deixaram sua marca bem além de revistas de astronomia. Os primeiros planetas confirmados fora de nosso próprio sistema solar foram encontrados em 1992, e não estavam orbitando uma estrela ordinária de forma alguma — estavam orbitando o pulsar PSR B1257+12, uma descoberta que surpreendeu pesquisadores que estavam procurando por planetas ao redor de estrelas tipo sol.
Décadas antes, o primeiríssimo sinal de pulsar era tão regulamente preciso que cientistas brevemente se perguntaram se poderia ser um farol artificial. Não era, mas um gráfico de seu sinal rítmico ganhou uma vida improvável: a banda inglesa de pós-punk Joy Division escolheu aquele gráfico de pulsar como trabalho de arte para Unknown Pleasures, o álbum de 1979 que lançou seu debut — transformando uma leitura de física em uma das imagens mais reconhecidas da música rock.