ESTRELAS COMPACTAS

Estrutura, dinâmica e processos de emissão

Uma estrela brilha e, assim, perde seu reservatório de energia nuclear em um tempo finito. Quando uma estrela exauriu toda a sua energia (o que é chamado de morte estelar), a pressão do gás no interior quente já não pode suportar o peso da estrela e a estrela colapsa para um estado mais denso (uma estrela compacta). Estrelas com massas menores que oito massas solares deixam como remanescente compacto uma anã branca (dentro de uma nebulosa planetária). Estrelas com massas entre oito e dezoito massas solares formam uma estrela de nêutrons como remanescente compacto (dentro de uma supernova com colapso do núcleo). Estrelas com massas maiores que dezoito massas solares formam buracos negros como remanescente compacto (também dentro de uma supernova com colapso do núcleo). As três espécies de estrelas compactas (anã branca, estrela de nêutrons ou buraco negro) diferem das estrelas normais de duas maneiras fundamentais. Primeiro, uma vez que não queimam combustível nuclear, elas não podem se sustentar contra o colapso gravitacional gerando pressão térmica. A segunda característica que distingue os objetos compactos das estrelas normais é seu tamanho extremamente pequeno. Anãs brancas são suportadas pela pressão de elétrons degenerados, enquanto as estrelas de nêutrons são suportadas em grande parte pela pressão de nêutrons degenerados. Os buracos negros, por outro lado, são estrelas completamente colapsadas, isto é, estrelas que não conseguiram encontrar meios de conter a atração interior da gravidade e, portanto, desmoronaram para singularidades. Pode-se ver as estrelas compactas, como a anã branca e a estrela de nêutrons, como um estado sólido, em oposição ao interior gasoso de todas as outras estrelas. Em contraste com isso, o interior de um buraco negro é muito enigmático. Sua superfície é formada por uma espécie de membrana semipermeável que proíbe qualquer emissão clássica de sua superfície. A própria fonte do campo gravitacional dos buracos negros é uma espécie de singularidade de curvatura, que está escondida por trás dessa membrana. Espera-se que os efeitos quânticos suavizem essas correntes de massa singulares no centro de um buraco negro em rotação. Objetos compactos como anãs brancas e estrelas de nêutrons têm densidades extremamente altas que não podem ser criadas em laboratórios terrestres e envolvem fases de matéria que ainda não são bem compreendidas.

Neste projeto estudamos a hidrodinâmica da acreção sobre estrelas compactas em diversos cenários astrofísicos. Em particular, estamos interessados na trajetória evolutiva de estrelas de nêutrons recém-nascidas e sua ligação com outra população de estrelas de nêutrons mais antigas, as Estrelas Isoladas de Nêutrons (INS). O desafio é estabelecer uma teoria física abrangente das estrelas de nêutrons e suas propriedades de nascimento que possam explicar sua grande diversidade.