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O segredo dos objetos ultradensos: quais são as diferenças entre anãs brancas, pulsares e buracos negros?
Na astronomia, o termo objetos compactos geralmente inclui anãs brancas, pulsares e buracos negros. Uma característica comum desses objetos é uma massa muito elevada em relação ao seu raio, o que os torna extremamente densos, excedendo em muito a massa atômica comum. Objetos compactos são frequentemente vistos como produtos finais da evolução estelar e, portanto, também conhecidos como remanescentes estelares. O estado e o tipo destes objetos dependem principalmente da massa das estrelas que os formaram.
“Os objetos compactos são um bloco de construção fundamental das estrelas no final de suas vidas, e suas propriedades podem nos fornecer uma compreensão mais profunda da evolução do universo.”
Processo de formação
Cada estrela passará por um estágio. Quando a pressão da radiação gerada pela fusão nuclear não puder resistir ao aumento contínuo da gravidade, a estrela começará a entrar em colapso sob sua própria gravidade e entrará no processo de morte. A morte da maioria das estrelas eventualmente resulta em um remanescente estelar muito denso denominado objeto compacto. Estes objetos compactos já não produzem energia internamente, mas continuarão a irradiar durante milhões de anos a partir do calor remanescente após o seu colapso. Como esses objetos compactos se formaram no universo primitivo permanece um mistério.
Vida útil de objetos compactos
Embora os objetos compactos irradiem e causem perda de energia, ao contrário das estrelas comuns, a sua estrutura não depende de altas temperaturas para manter a sua estrutura. Sob a influência de perturbações externas e decaimento de prótons, eles podem persistir por períodos de tempo quase infinitos. Estima-se que os buracos negros evaporem gradualmente devido à radiação Hawking em trilhões de anos. De acordo com o atual Modelo Padrão da cosmologia física, todas as estrelas acabarão por evoluir para estrelas frias, fracas e compactas, o que anuncia a entrada do Universo no que é conhecido como uma era de declínio.
"Tudo acaba sendo partículas frias dispersas, ou alguma forma de estrela compacta ou objeto subestelar."
Anã branca
As anãs brancas são compostas principalmente de matéria degenerada de elétrons, geralmente núcleos de átomos de carbono e oxigênio, que formam um estado denso por meio de elétrons degenerados. As anãs brancas evoluem a partir dos núcleos das estrelas da sequência principal e têm temperaturas muito altas quando se formam. À medida que esfriam, elas ficam avermelhadas e ficam cada vez mais escuras, tornando-se eventualmente anãs negras. O limite superior da massa de uma anã branca é de cerca de 1,4 massas solares. Este limite é chamado de limite de Chandrasekhar. Se a massa aumentar ainda mais, avançará para o estágio de formação de uma estrela de nêutrons.
Pulsar
Pulsares são um tipo de estrela formada quando uma anã branca absorve muita massa e os elétrons em seu interior se combinam com prótons para formar nêutrons. Este colapso faz com que o raio da estrela diminua para entre 10 e 20 quilômetros, tornando-se uma estrela de nêutrons. A distância dessas estrelas torna a observação e o estudo muito complicados, mas em 1967, os cientistas observaram o primeiro pulsar, que comprovou a existência de estrelas de nêutrons. As estrelas de nêutrons também são objetos extremamente densos e sua massa pode atingir várias vezes a massa do Sol. No entanto, um colapso adicional causado por mais matéria atingirá um limite.
Buraco negro
Os buracos negros são formados quando a massa de uma estrela se acumula além do seu limite gravitacional. Quando a pressão não puder mais resistir à gravidade, a estrela sofrerá um colapso gravitacional em milissegundos. Neste ponto a velocidade de escape atinge a velocidade da luz, o que significa que nenhuma matéria ou energia pode escapar. Depois disso, o buraco negro torna-se inobservável, exceto quando experimenta radiação Hawking extremamente fraca. De acordo com a teoria geral da relatividade, uma singularidade gravitacional se formará no centro de um buraco negro, e as características deste ponto ainda não foram resolvidas.
Outros objetos compactos
Além dos três principais objetos compactos mencionados acima, existem também algumas estrelas anormais hipotéticas e tipos de objetos compactos, como estrelas estranhas, estrelas progenitoras, etc. A existência destes corpos celestes baseia-se em teorias físicas que ainda não foram comprovadas, mas à medida que a tecnologia se desenvolve, a nossa compreensão do universo continua a aprofundar-se.
“Explorar o universo desconhecido não é apenas um desafio científico, mas também uma jornada de profundo significado filosófico.”
À medida que continuamos a decifrar os mistérios do universo, até que novo nível a nossa compreensão destes corpos celestes ultradensos pode levar a nossa compreensão da vida e do universo de volta a um novo nível?
