Estrelas de neutrões :Estrelas de neutrões Depois da Morte… Diploma de Formação Avançada em Segurança e Protecção Radiológica Elementos de Física e Reacções Nucleares Profª Lídia Ferreira Bruno Martins João Schiappa 1 IST - 11 de Novembro de 2008


Sumário :Sumário O que são? Como são constituídas? Como se formam? Características Pulsares Forma de detecção e a História das descobertas Estrelas de neutrões binárias Considerações Finais Bibliografia IST - 10 de Novembro de 2008 2


1. O que são? Como são constituídas? :1. O que são? Como são constituídas? Corpos celestes; Elevada quantidade de massa; IST - 10 de Novembro de 2008 3 Ultracompactos; Gravidade extremamente alta.


2. Como se formam? :2. Como se formam? IST - 10 de Novembro de 2008 4 Estrelas com massas compreendidas entre 8 e 20-30 vezes Msol Reacções nucleares no núcleo cessam Núcleo formado por 56Ni e 56Fe(elementos que têm a maior energia deligação por nucleão, deixando de haver fusão) Perda de aumento de temperatura do núcleo da estrela Aumento da massa centro da estrela até ao limite de Chandrasekhar – 1,44 Msol (a pressão de degeneração dos e- não consegue suportar a gravidade prevenir o colapso)


Como se formam? :Como se formam? IST - 10 de Novembro de 2008 5 Implosão da estrela - Diminuição acelerada do tamanho do núcleo Aumento da densidade e aquecimento do núcleo Reacções nucleares – p+ + e- ? n + ?e Onda de choque que se reflecte no centro (O Colapso é parado devido à força repulsiva das interacções entre os neutrões)


Como se formam? :Explosão da estrela – Supernova Criação da estrela de neutrões IST - 10 de Novembro de 2008 6 Pulsar na Nebulosa do CaranguejoNo centro da Nebulosa do Caranguejo encontra-se uma estrela de neutrões magnetizada que roda à velocidade de 30 rotações por segundo. Como se formam?


3. Características :3. Características Raio ~ 10km (asteróide; grande cidade) Campo magnético muito forte Grandes velocidades de rotação Conservação do momento angular Emissão de ondas rádio, raios gama e raio-x IST - 10 de Novembro de 2008 7 Mas tem elevada quantidade de matéria ? uma «gota» de uma estrela de neutrões tem mais matéria que uma grande montanha terrestre com uns 100 milhões de toneladas.


4. Pulsares :4. Pulsares As linhas de campo magnético focalizam os electrões ao longo do eixo magnético, que geralmente não coincide com o eixo de rotação, permitindo a emissão de um feixe de radiação que roda ao mesmo tempo que a estrela, produzindo em cada volta uma pulsação no momento em que intercepta a linha de mira do observador. IST - 10 de Novembro de 2008 8


5. Forma de detecção e a História das descobertas :5. Forma de detecção e a História das descobertas IST - 10 de Novembro de 2008 9 Jocelyn Bell 6 de Agosto 1967 Interferência de Rádio muito Regular T=1,34s (Emissão de ondas rádio, raios gama e raio-x) LGM - 1 2º achado Os astrónomos perceberam que só a rotação poderia originar sinais tão regulares. Identificação da 1ª estrela de Neutrões Prémio Nobel da Física 1974 Antony Hewish


“Calvera”(Estrela de Neutrões Isolada) :Estrela de Neutrões mais próxima Astrónomos Canadianos e americanos - Ursa Menor 250 a 1000 anos-luz de distância 8º Estrela de Neutrões conhecida Satélite “ROSAT” ? observou um “objecto” catalogado como IRXS J141256.0+792204, que emite exclusivamente RX; Satélite “Swift” da NASA + satélite “Gemini North” confirmam a descoberta e verificam que não tem qualquer objecto associado; Uma Estrela de Neutrões pouco usual ou um novo tipo de Estrela? “Calvera”(Estrela de Neutrões Isolada)


6. Estrelas de neutrões binárias :6. Estrelas de neutrões binárias IST - 10 de Novembro de 2008 11 Duas estrelas que formam um sistema pelas leis da atracção (5% das Estrelas de Neutrões) Ambos seguem órbitas elípticas em torno de seu centro de massa comum. Cada estrela move-se na sua órbita de acordo com as Leis de Kepler. Campo Gravitacional forte ? material superficial da companheira é “sugado” Aquecimento desse material Emissão de RX


7. E se… :7. E se… IST - 10 de Novembro de 2008 12 … a Massa da Estrela “Mãe” fosse tão grande que conseguisse vencer a repulsão entre os neutrões, e o colapso continuasse? A Massa da Estrela estaria contida num volume tão pequeno que nem algo com a velocidade da luz conseguira escapar.


8. Bibliografia :8. Bibliografia Miller, Christopher M. "Black Holes and Neutron Stars" online in Chris Miller's Home Page, 1995. http://www.eclipse.net/~cmmiller/ http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/science/know_l1/pulsars.html, consultado em 1 de Novembro de 2008; Douglas R Bergman, John W Belz. (2007) Cosmic rays: the Second Knee and beyond. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics 34:10, R359-R400; SUPRANOVA EVENTS FROM SPUN-UP NEUTRON STARS:AN EXPLOSION IN SEARCH OF AN OBSERVATION - The Astrophysical Journal, 527:L43–L46, 10 Dezembro 1999; The Impact of Magnetic Field on the Thermal Evolution of Neutron Stars, Deborah N. Aguilera, José A. Pons, and Juan A. Miralles, Vol. 673, No. 2: pp. L167-L170, 1 Fevereiro 2008. IST - 10 de Novembro de 2008 13