Cientistas replicam densidade de uma estrela anã branca em laboratório

Scott Wiessinger / NASA Goddard Space Flight Center

Cientistas conseguiram replicar a pressão atômica no interior de uma anã branca, um dos objetos mais densos do universo. E, de quebra, estabeleceram um novo recorde em experimentos desse tipo.

Imagine um objeto do tamanho da Terra mas com a mesma massa que o Sol. Só para se ter uma ideia, nossa estrela tem 333.000 vezes mais massa do que nosso planeta. Se toda essa quantidade de matéria fosse condensada em um mundo como o nosso, o planeta seria um objeto extremamente denso.

Uma anã branca é exatamente isso – uma estrela que, no fim de sua vida, se comprime tanto que diminui de tamanho, mas sem perder sua massa. Em outras palavras, seus átomos são tão pressionados e comprimidos, que uma colherada de “matéria de anã branca” teria peso equivalente ao de um carro.

Cientistas já tentaram criar uma matéria de densidade semelhante em laboratórios antes, mas obtiveram resultados inconsistentes. Dessa vez, o experimento foi muito bem sucedido, e eles conseguiram criar tanta pressão em um objeto que ele se tornou equiparável a uma anã branca (em termos de densidade).

O resultado equivale a mais de 100 vezes a pressão encontrada no núcleo da Terra, ou 450 milhões de vezes a pressão atmosférica terrestre (no nível do mar).

O experimento foi liderado pela pesquisadora Andrea Kritcher, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos Estados Unidos, e os resultados foram publicados no início de agosto na revista Nature. Para que essa pressão descomunal fosse atingira, eles utilizaram o National Ignition Facility (NIF), um equipamento que funciona por fusão por confinamento inercial baseado a laser.

Com esse instrumento, eles puderam usar um laser que aqueceu uma cápsula do tamanho da cabeça de um alfinete. Essa cápsula, feita de um composto chamado Metilamina (um gás incolor derivado da amônia) estava dentro de um hohlraum, uma câmara de ouro cujas paredes estão em equilíbrio radiativo com a energia radiante lá dentro. Esta câmara pode ser comparada com uma pequena perfuração na parede de um recipiente cilíndrico.

Além de exercer essa pressão descomunal sobre a cápsula, o laser a elevou a uma temperatura de 3,5 milhões de graus e a inundou com raios-X. Quando a amostra foi irradiada, a camada externa aqueceu e se expandiu, o criando uma onda de choque que se propaga em direção ao centro da cápsula a 200 km/s.

Isso pode ajudar os cientistas a estabelecer a relação pressão-densidade-temperatura de anãs brancas, o que pode ser muito útil para entender como as anãs brancas se formam e evoluem. A equipe usou metilamina para entender um tipo de estrela rara conhecida como anãs brancas DQ, que são extremamente quentes e têm uma atmosfera de gás carbônico.

Com o sucesso da equipe, podemos dizer – com alguma liberdade poética, claro – que essa foi a primeira vez que algo próximo de uma anã branca foi criada em nosso Sistema Solar.

Uma anã branca de verdade provavelmente surgirá daqui a cerca de 5 bilhões de anos, quando nosso Sol ficar sem hidrogênio para se fundir e se transformar, por um breve período, em estrela gigante vermelha. Logo em seguida, ele terminará seu ciclo estelar colapsando em uma anã branca.

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