The life cycle of a neutron star - David Lunney

Tradutor: Margarida Ferreira Revisora: Isabel Vaz Belchior

About once every century,

Cerca de uma vez por século,

a massive star somewhere in our galaxy

uma enorme estrela algures na nossa galáxia

runs out of fuel.

fica sem combustível.

This happens after millions of years of heat and pressure

Isto acontece ao fim de milhões de anos de o calor e a pressão

have fused the star’s hydrogen

terem fundido o hidrogénio da estrela

into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron.

em elementos mais pesados, com hélio, carbono e azoto

— tudo na direção do ferro.

No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure,

Incapaz de continuar a produzir energia suficiente

para manter a sua estrutura,

it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova.

colapsa sob a sua pressão gravitacional e explode numa supernova.

The star shoots most of its innards into space,

A estrela dispara a maior parte do seu conteúdo no espaço,

seeding the galaxy with heavy elements.

semeando na galáxia os elementos pesados.

But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable:

Mas esta erupção cataclísmica deixa atrás de si

o que talvez seja mais notável:

a ball of matter so dense that atomic electrons

uma bola de matéria tão densa que os eletrões atómicos colapsam

collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei.

das suas órbitas quânticas nas profundezas dos núcleos atómicos.

The death of that star is the birth of a neutron star:

A morte dessa estrela é o nascimento de uma estrela de neutrões,

one of the densest known objects in the universe,

um dos objetos mais densos conhecidos no Universo

and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.

e um laboratório para a estranha física da matéria supercondensada.

But what is a neutron star?

Mas o que é uma estrela de neutrões?

Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons

Pensem numa bola compacta

dentro da qual os protões e os eletrões se fundem em neutrões

and form a frictionless liquid called a superfluid—

e formam um líquido sem fricção chamado um superfluido

surrounded by a crust.

— rodeado por uma crosta.

This material is incredibly dense –

Este material é extremamente denso,

the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship

equivalente à massa de um barco de contentores totalmente carregado,

squeezed into a human hair,

comprimido num cabelo humano

or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube.

ou a massa do Monte Evereste no espaço de um cubo de açúcar.

Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases

Mais profundamente na crosta,

o superfluido de neutrões forma diferentes fases

that physicists call “nuclear pasta,”

a que os físicos chamam "pasta nuclear",

as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.

porque assumem formas como as da lasanha ou do esparguete.

The massive precursors to neutron stars often spin.

Os precursores maciços para as estrelas de neutrões

giram frequentemente.

When they collapse,

Quando colapsam,

stars that are typically millions of kilometers wide

as estrelas que habitualmente têm milhões de quilómetros de diâmetro,

compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across.

comprimem-se em estrelas de neutrões que só têm 25 quilómetros de diâmetro.

But the original star’s angular momentum is preserved.

Mas o ímpeto angular da estrela inicial mantém-se preservado.

So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates

Pela mesma razão que um pião feito por um patinador acelera,

when they bring in their arms,

quando encolhe os braços,

the neutron star spins much more rapidly than its parent.

a estrela de neutrões gira mais depressa que a sua criadora.

The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second,

A estrela de neutrões mais rápida registada,

gira mais de 700 vezes por segundo,

which means that a point on its surface whirls through space

o que significa que um ponto na superfície

gira através do espaço a mais de um quinto da velocidade da luz,

at more than a fifth of the speed of light.

Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object.

As estrelas de neutrões também têm o campo magnético

mais forte de qualquer objeto conhecido.

This magnetic concentration forms vortexes

Essa concentração magnética forma vórtices que irradiam feixes de luz

that radiate beams from the magnetic poles.

a partir dos polos magnéticos.

Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star,

Como os polos nem sempre estão alinhados com o eixo de rotação da estrela,

the beams spin like lighthouse beacons,

os feixes de luz giram como faróis

which appear to blink when viewed from Earth.

que parecem piscar quando se veem da Terra.

We call those pulsars.

Chamamos-lhes pulsares.

The detection of one of these tantalizing flashing signals

A deteção de um desses sinais cintilantes fascinantes

by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967

pela astrofísica Jocelyn Bell em 1967

was in fact the way we indirectly discovered neutron stars

foi, de facto, a forma como descobrimos indiretamente as estrelas de neutrões.

in the first place.

An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years

A rotação furiosa de um neutrão em envelhecimento

abranda ao longo de um período de milhares de milhares de anos,

as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.

quando ele radia a sua energia

sob a forma de ondas eletromagnéticas e de gravidade.

But not all neutron stars disappear so quietly.

Mas nem todas as estrelas de neutrões desaparecem tão tranquilamente.

For example, we’ve observed binary systems

Por exemplo, observámos sistemas binários

where a neutron star co-orbits another star.

em que uma estrela de neutrões partilha a mesma órbita de outra estrela.

A neutron star can feed on a lighter companion,

Uma estrela de neutrões pode alimentar-se de uma companheira mais leve,

gorging on its more loosely bound atmosphere

devorando a sua atmosfera mais rarefeita,

before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.

antes de acabar por se desintegrar cataclismicamente num buraco negro,

While many stars exist as binary systems,

Enquanto muitas estrelas existem enquanto sistemas binários,

only a small percentage of those end up as neutron-star binaries,

só uma pequena percentagem delas

acabam como binários de estrelas de neutrões,

where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger.

em que duas estrelas de neutrões se orbitam uma à outra

numa valsa condenada a acabar numa fusão.

When they finally collide, they send gravity waves through space-time

Quando, por fim, colidem, enviam ondas de gravidade através do espaço-tempo

like ripples from a stone thrown into a calm lake.

como as oscilações de uma pedra atirada a um lago calmo.

Einstein’s theory of General Relativity

A teoria da Relatividade Geral de Einstein

predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified

previa este fenómeno há mais de 100 anos,

mas só foi diretamente verificado em 2017,

until 2017,

when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO

quando os observatórios de ondas gravitacionais LIGO e VIRGO

observed a neutron star collision.

observaram a colisão de uma estrela de neutrões.

Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light,

Outros telescópios apanharam uma explosão de raios gama e um raio de luz

and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact.

e, posteriormente, raios X e sinais de rádio,

tudo a partir do mesmo impacto.

That became the most studied event in the history of astronomy.

Isso tornou-se o acontecimento mais estudado na história da astronomia.

It yielded a treasure trove of data

Continha um tesouro de informações

that’s helped pin down the speed of gravity,

que ajudaram a definir a velocidade da gravidade,

bolster important theories in astrophysics,

a reforçar importantes teorias em astrofísica

and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.

e fornecer provas para a origem de elementos pesados

como o ouro e a platina.

Neutron stars haven’t given up all their secrets yet.

As estrelas de neutrões ainda não nos revelaram todos os seus segredos,

LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions.

O LIGO e o VIRGO estão a ser melhorados para detetar mais colisões.

That’ll help us learn what else

Isso vai ajudar-nos a saber

the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets

o que a morte espetacular destes ímanes densos, pulsantes, girantes,

can tell us about the universe.

nos pode dizer mais sobre o universo.