As estrelas fascinam as pessoas desde tempos imemoriais. Graças à ciência moderna, sabemos muito sobre estrelas, sobre seus diferentes tipos e estruturas. O conhecimento deste tema é constantemente atualizado e aprimorado; astrofísicos estão especulando sobre uma série de estrelas teóricas que podem existir em nosso universo. Junto com estrelas teóricas, existem também objetos parecidos com estrelas, estruturas astronômicas que se parecem e se comportam como estrelas, mas não têm as características padrão que descrevemos como estrelas. Os objetos desta lista estão em fase de pesquisa em física e não foram observados diretamente … ainda.
Estrela quark
No final de sua vida, uma estrela pode colapsar em um buraco negro, anã branca ou estrela de nêutrons. Se a estrela for densa o suficiente antes de se tornar supernova, os restos estelares formarão uma estrela de nêutrons. Quando isso acontece, a estrela fica extremamente quente e densa. Com tal matéria e energia, a estrela tenta colapsar em si mesma e formar uma singularidade, mas as partículas fermiônicas no centro (neste caso, nêutrons) obedecem ao princípio de Pauli. Segundo ele, os nêutrons não podem ser comprimidos ao mesmo estado quântico, por isso são repelidos da matéria em colapso, atingindo o equilíbrio.
Por décadas, os astrônomos presumiram que a estrela de nêutrons permaneceria em equilíbrio. Mas, com o desenvolvimento da teoria quântica, os astrofísicos propuseram um novo tipo de estrela que poderia aparecer se a pressão degenerativa do núcleo de nêutrons cessasse. É chamada de estrela de quark. À medida que a pressão da massa estelar aumenta, os nêutrons decaem em seus constituintes, quarks up e down, que, sob alta pressão e alta energia, poderiam existir em um estado livre, em vez de produzir hadrons como prótons e nêutrons. Chamada de "matéria estranha", essa sopa de quark seria incrivelmente densa, mais densa do que uma estrela de nêutrons normal.
Os astrofísicos ainda estão debatendo como exatamente essas estrelas podem ter se formado. De acordo com algumas teorias, eles ocorrem quando a massa da estrela em colapso está entre a massa necessária para formar um buraco negro ou estrela de nêutrons. Outros sugerem mecanismos mais exóticos. A principal teoria é que as estrelas de quark se formam quando pacotes densos de matéria estranha pré-existente envoltos em partículas de interação fraca (WIMPs) colidem com uma estrela de nêutrons, semeando seu núcleo com matéria estranha e iniciando uma transformação. Se isso acontecer, a estrela de nêutrons manterá uma "crosta" de material de estrela de nêutrons, efetivamente continuando a se parecer com uma estrela de nêutrons, mas ao mesmo tempo possuindo um núcleo de material estranho. Embora não tenhamos encontrado nenhuma estrela de quark ainda,muitas das estrelas de nêutrons observadas podem muito bem ser secretamente.
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Estrelas eletrofracas
Embora uma estrela de quark possa ser o último estágio na vida de uma estrela antes de morrer e se tornar um buraco negro, os físicos recentemente propuseram outra estrela teórica que poderia existir entre uma estrela de quark e um buraco negro. Uma estrela chamada eletrofraca poderia manter o equilíbrio por meio de uma interação complexa entre a força nuclear fraca e a força eletromagnética conhecida como força eletrofraca.
Em uma estrela eletrofraca, a pressão e a energia da massa da estrela pressionariam o núcleo de matéria estranha da estrela quark. À medida que a energia aumenta, as forças eletromagnéticas e nucleares fracas se misturam de modo que não haja diferença entre as duas forças. Nesse nível de energia, os quarks no núcleo se dissolvem em léptons, como elétrons e neutrinos. A maior parte da matéria estranha se transformará em neutrinos, e a energia liberada fornecerá força suficiente para impedir o colapso da estrela.
Os cientistas estão interessados em encontrar uma estrela eletrofraca porque as características de seu núcleo seriam idênticas às do universo jovem um bilionésimo de segundo após o Big Bang. Naquele ponto da história do nosso universo, não havia distinção entre força nuclear fraca e força eletromagnética. Acabou sendo muito difícil formular teorias sobre essa época, então uma descoberta na forma de uma estrela eletrofraca ajudaria significativamente na pesquisa cosmológica.
Uma estrela eletrofraca também deve ser um dos objetos mais densos do universo. O núcleo de uma estrela eletrofraca teria o tamanho de uma maçã, mas cerca de duas Terras em massa, tornando essa estrela, em teoria, mais densa do que qualquer estrela observada anteriormente.
Objeto Thorn - Zhitkova
Em 1977, Kip Thorne e Anna Zhitkova publicaram um artigo detalhando um novo tipo de estrela chamado Objeto Thorn-Zhitkova (OTZ). OTZ é uma estrela híbrida formada pela colisão de uma supergigante vermelha e uma pequena estrela de nêutrons densa. Como a supergigante vermelha é uma estrela incrivelmente grande, levará centenas de anos para uma estrela de nêutrons simplesmente romper a atmosfera interna primeiro. Enquanto está cavando na estrela, o centro orbital (baricentro) das duas estrelas se moverá em direção ao centro da supergigante. Eventualmente, as duas estrelas se fundirão para formar uma grande supernova e, finalmente, um buraco negro.
Quando observado, OTZ inicialmente se pareceria com uma supergigante vermelha típica. No entanto, OTZ teria uma série de propriedades incomuns para uma supergigante vermelha. Não apenas sua composição química será diferente, mas uma estrela de nêutrons enterrada nele emitirá chamas de rádio de dentro. É bastante difícil encontrar OTL, uma vez que não difere muito da supergigante vermelha comum. Além disso, OTZ é formado não em nossos arredores galácticos, mas mais perto do centro da Via Láctea, onde as estrelas estão mais compactadas.
No entanto, isso não impediu os astrônomos de procurar uma estrela canibal, e em 2014 foi anunciado que a supergigante HV 2112 poderia ser um possível OTZ. Os cientistas descobriram que o HV 2112 tem uma quantidade excepcionalmente alta de elementos metálicos para supergigantes vermelhos. A composição química de HV 2112 corresponde ao que Thorne e Zhitkova presumiram na década de 1970, então os astrônomos consideram esta estrela uma candidata poderosa para o primeiro OTG observado. Mais pesquisas são necessárias, mas seria legal pensar que a humanidade descobriu a primeira estrela canibal.
Estrela congelada
Uma estrela comum queima combustível de hidrogênio, criando hélio e se sustentando com a pressão de dentro, gerada no processo. Mas algum dia o hidrogênio acaba e, eventualmente, a estrela precisa queimar elementos mais pesados. Infelizmente, a energia que escapa desses elementos pesados não é tanto quanto do hidrogênio, e a estrela começa a esfriar. Quando uma estrela se transforma em supernova, ela semeia o universo com elementos metálicos, que então participam da formação de novas estrelas e planetas. Conforme o universo amadurece, mais e mais estrelas explodem. Os astrofísicos demonstraram que, junto com o envelhecimento do Universo, seu conteúdo metálico total também aumenta.
No passado, praticamente não havia metal nas estrelas, mas no futuro, as estrelas terão uma abundância de metal significativamente aumentada. À medida que o universo envelhece, novos e incomuns tipos de estrelas metálicas se formam, incluindo hipotéticas estrelas congeladas. Este tipo de estrela foi proposto na década de 1990. Com a abundância de metais no universo, estrelas recém-formadas precisarão de temperaturas mais baixas para se tornarem estrelas da sequência principal. As menores estrelas com massa estelar de 0,04 (da ordem da massa de Júpiter) podem se tornar estrelas da sequência principal, mantendo a fusão nuclear em temperaturas de 0 graus Celsius. Eles ficarão congelados e cercados por nuvens de gelo congelado. Em um futuro muito distante, essas estrelas congeladas irão deslocar a maioria das estrelas comuns no universo frio e sombrio.
Objeto em colapso magnetosférico eternamente
Todo mundo já está acostumado com o fato de que muitas propriedades incompreensíveis e paradoxos estão associados aos buracos negros. Para lidar de alguma forma com os problemas inerentes à matemática dos buracos negros, os teóricos levantaram a hipótese de uma série de objetos em forma de estrela. Em 2003, os cientistas afirmaram que os buracos negros não são realmente singularidades, como costumavam pensar, mas um tipo exótico de estrela chamada de objeto em colapso eterno magnetosférico (MVCO, MECO). O modelo MVCO é uma tentativa de lidar com um problema teórico: a questão do buraco negro em colapso parece estar se movendo mais rápido do que a velocidade da luz.
MVCO se forma como um buraco negro comum. A gravidade ultrapassa a matéria e a matéria começa a entrar em colapso dentro de si mesma. Já no MVCO, a radiação proveniente da colisão de partículas cria uma pressão interna semelhante à pressão gerada no processo de fusão no núcleo da estrela. Isso permite que o MVCO permaneça absolutamente estável. Nunca forma um horizonte de eventos e nunca desmorona completamente. Os buracos negros eventualmente entrarão em colapso e evaporarão, mas o colapso do MVCO levará um tempo infinito. Portanto, está em um estado de colapso perpétuo.
As teorias MVCO resolvem muitos problemas de buracos negros, incluindo o problema da informação. Como o MVCO nunca entra em colapso, não há problema de destruição de informações, como no caso de um buraco negro. No entanto, não importa o quão maravilhosas sejam as teorias MVKO, a comunidade física as recebe com grande ceticismo. Acredita-se que os quasares sejam buracos negros cercados por um disco de acreção luminoso. Os astrônomos esperam encontrar um quasar com as propriedades magnéticas exatas do MVCO. Até agora, nenhum foi encontrado, mas talvez novos telescópios que estudem buracos negros esclareçam essa teoria. Enquanto isso, MVKO continua sendo uma solução interessante para os problemas dos buracos negros, mas está longe de ser um candidato líder.
Population Stars III
Já discutimos as estrelas congeladas que aparecerão no fim do universo, quando tudo se torna metálico demais para se formarem estrelas quentes. Mas e quanto às estrelas do outro lado do espectro? Essas estrelas, formadas a partir dos gases primordiais que sobraram do Big Bang, são chamadas de estrelas de População III. O diagrama de população estelar foi introduzido por Waltor Baade na década de 1940 e descreveu o conteúdo de metal de uma estrela. Quanto mais velha a população, maior o teor de metal. Por muito tempo, havia apenas duas populações de estrelas (com o nome lógico de população I e população II), mas os astrofísicos modernos começaram uma busca séria por estrelas que deveriam ter existido imediatamente após o Big Bang.
Não havia elementos pesados nessas estrelas. Eles consistiam inteiramente de hidrogênio e hélio, intercalados com lítio. As estrelas da população III eram absurdamente brilhantes e enormes, maiores do que muitas estrelas modernas. Seus quintais não apenas sintetizavam elementos comuns, mas eram alimentados por reações de aniquilação de matéria escura. Eles também viveram muito pouco, apenas alguns milhões de anos. No final das contas, todo o combustível de hidrogênio e hélio dessas estrelas se consumiu, elas usaram elementos de metal pesado para a fusão e explodiram, espalhando elementos pesados por todo o universo. Nada sobreviveu no universo jovem.
Mas se nada sobreviveu, por que deveríamos pensar nisso? Os astrônomos estão muito interessados nas estrelas da população III, pois elas nos permitirão entender melhor o que aconteceu no Big Bang e como o jovem universo se desenvolveu. E a velocidade da luz ajudará os astrônomos nisso. Dada a magnitude constante da velocidade da luz, se os astrônomos puderem encontrar uma estrela incrivelmente distante, eles irão essencialmente olhar para trás no tempo. Um grupo de astrônomos do Instituto de Astrofísica e Ciências Espaciais está tentando ver as galáxias mais distantes da Terra que tentamos ver. A luz dessas galáxias deveria ter aparecido vários milhões após o Big Bang e poderia conter luz das estrelas da População III. O estudo dessas estrelas permitirá aos astrônomos olhar para trás no tempo. Além disso, estudar as estrelas da População III também nos mostrará de onde viemos. Essas estrelas foram as primeiras a semear o Universo com elementos que dão vida e são necessários para a existência humana.
Quase estrela
Não deve ser confundido com um quasar (um objeto que se parece com uma estrela, mas não é), uma quase-estrela é um tipo teórico de estrela que só poderia existir em um universo jovem. Como OTZ, sobre o qual falamos acima, a quase estrela deveria ser uma estrela canibal, mas em vez de esconder outra estrela no centro, ela esconde um buraco negro. As quase estrelas deveriam ter se formado a partir de estrelas massivas de População III. Quando estrelas comuns entram em colapso, elas se transformam em supernovas e deixam um buraco negro. Em quase-estrelas, a densa camada externa de material nuclear teria absorvido toda a energia que escapava do núcleo em colapso, ficaria no lugar e não se transformaria em supernova. A casca externa da estrela permaneceria intacta, enquanto a casca interna formaria um buraco negro.
Como uma estrela de fusão moderna, uma quase-estrela alcançaria o equilíbrio, embora fosse sustentada por mais do que apenas energia de fusão. A energia irradiada do núcleo, um buraco negro, forneceria pressão para conter o colapso gravitacional. A quase-estrela se alimentaria de matéria caindo no buraco negro interno e liberaria energia. Por causa dessa poderosa energia emitida, a quase-estrela seria incrivelmente brilhante e 7.000 vezes mais massiva do que o Sol.
Eventualmente, no entanto, a quase-estrela teria perdido sua camada externa após cerca de um milhão de anos, deixando apenas um enorme buraco negro. Os astrofísicos sugeriram que as quase estrelas antigas eram a fonte de buracos negros supermassivos no centro da maioria das galáxias, incluindo a nossa. A Via Láctea pode ter começado com uma dessas estrelas antigas exóticas e incomuns.
Estrela de Preon
Os filósofos vêm discutindo há séculos sobre a menor divisão possível da matéria. Ao observar prótons, nêutrons e elétrons, os cientistas pensaram que haviam encontrado a estrutura básica do universo. Mas, à medida que a ciência avançava, as partículas eram cada vez menos encontradas e nosso conceito de universo precisava ser revisado. Hipoteticamente, a divisão poderia durar para sempre, mas alguns teóricos consideram os preons como as menores partículas da natureza. Preon é uma partícula pontual que não tem expansão espacial. Os físicos geralmente descrevem os elétrons como partículas pontuais, mas este é o modelo tradicional. Na verdade, os elétrons têm uma expansão. Em teoria, preon não tem um. Eles podem ser as partículas subatômicas mais básicas.
Embora a pesquisa sobre preões esteja atualmente fora de moda, isso não impede os cientistas de discutir como podem ser as estrelas de preões. As estrelas de preón seriam extremamente pequenas, do tamanho entre uma ervilha e uma bola de futebol. A massa compactada neste pequeno volume seria igual à massa da lua. As estrelas de Preon seriam leves para os padrões astronômicos, mas muito mais densas do que as estrelas de nêutrons, os objetos mais densos observados.
Essas minúsculas estrelas seriam muito difíceis de ver, graças às lentes gravitacionais e aos raios gama. Devido à sua natureza imperceptível, alguns teóricos consideram as estrelas preônicas propostas como candidatas à matéria escura. No entanto, os cientistas em aceleradores de partículas estão mais preocupados com o bóson de Higgs, em vez de procurar preons, portanto, sua existência será ou não confirmada em breve.
Estrela Planck
Uma das maiores questões sobre os buracos negros é: como eles são por dentro? Inúmeros livros, filmes e artigos foram publicados sobre o assunto, desde especulações fantásticas até a ciência mais dura e exata. E ainda não há consenso. Freqüentemente, o centro de um buraco negro é descrito como uma singularidade com densidade infinita e sem dimensões espaciais, mas o que isso realmente significa? Os teóricos modernos estão tentando contornar essa descrição vaga e descobrir o que realmente acontece em um buraco negro. De todas as teorias, uma das mais interessantes é a suposição de que existe uma estrela no centro do buraco negro chamada estrela de Planck.
A estrela de Planck proposta foi originalmente concebida para resolver o paradoxo da informação do buraco negro. Se considerarmos um buraco negro como um ponto de singularidade, ele tem um efeito colateral desagradável: a informação será destruída, penetrando no buraco negro, violando as leis de conservação. No entanto, se houver uma estrela no centro do buraco negro, isso resolverá o problema e ajudará também nas questões do horizonte de eventos do buraco negro.
Como você deve ter adivinhado, a estrela de Planck é uma coisa estranha, que, no entanto, é apoiada pela fusão nuclear convencional. Seu nome vem do fato de que tal estrela terá uma densidade de energia próxima à de Planck. A densidade de energia é uma medida da energia contida em uma região do espaço, e a densidade de Planck é um número enorme: 5,15 x 10 ^ 96 quilogramas por metro cúbico. Isso é muita energia. Teoricamente, essa quantidade de energia poderia estar no Universo logo após o Big Bang. Infelizmente, nunca veremos uma estrela de Planck se ela estiver localizada dentro de um buraco negro, mas essa suposição nos permite resolver uma série de paradoxos astronômicos.
Bola fofa
Os físicos adoram inventar nomes engraçados para ideias complexas. Fluffy Ball é o nome mais bonito que você poderia imaginar para uma região mortal do espaço que poderia matá-lo instantaneamente. A teoria da bola fofa deriva de uma tentativa de descrever um buraco negro usando as idéias da teoria das cordas. Essencialmente, a bola fofa não é uma estrela real no sentido de que não é um miasma de plasma ígneo alimentado pela fusão. Em vez disso, é uma região de cordas emaranhadas de energia sustentadas por sua própria energia interior.
Como mencionado acima, o principal problema com os buracos negros era descobrir o que havia dentro deles. Este problema profundo é um enigma experimental e teórico. As teorias dos buracos negros padrão levam a uma série de contradições. Stephen Hawking mostrou que os buracos negros evaporam, o que significa que qualquer informação neles será perdida para sempre. Modelos de buracos negros mostram que sua superfície é um "firewall" de alta energia que vaporiza as partículas que chegam. Mais importante ainda, as teorias da mecânica quântica não funcionam quando aplicadas à singularidade de um buraco negro.
Uma bola fofa resolve esses problemas. Para entender o que é uma bola fofa, imagine que vivemos em um mundo bidimensional, como em um pedaço de papel. Se alguém colocar um cilindro no papel, vamos percebê-lo como um círculo bidimensional, mesmo que esse objeto exista realmente em três dimensões. Podemos imaginar que existem estruturas arrogantes em nosso universo; na teoria das cordas, eles são chamados de branas. Se as branas multidimensionais existissem, só as perceberíamos com nossos sentidos 4D e matemática. Os teóricos das cordas sugeriram que o que chamamos de buraco negro é, na verdade, nossa percepção de baixa dimensão de uma estrutura de cordas multidimensional cruzando nosso espaço-tempo quadridimensional. Então o buraco negro não será uma singularidade; será apenas a interseção de nosso espaço-tempo com cordas multidimensionais. Este cruzamento é a bola fofa.
Tudo isso parece esotérico e levanta muitas questões. No entanto, se os buracos negros forem realmente emaranhados fofos, eles resolverão muitos paradoxos. Eles também terão características ligeiramente diferentes dos buracos negros. Em vez de uma singularidade unidimensional, uma bola fofa tem um certo volume. Mas, apesar de um certo volume, não possui um horizonte de eventos exato, suas bordas são "fofas". Também permite que os físicos descrevam um buraco negro usando os princípios da mecânica quântica. Enfim, bola fofa é um nome engraçado que dilui nossa estrita linguagem científica.
Com base em materiais de listverse.com
Ilya Khel
