Experimento reproduz, em laboratório, a pressão observada em estrelas

Utilizando lasers com 1,1 milhão de joules de luz ultravioleta, os cientistas geraram uma pressão 100 vezes mais poderosa do que a encontrada no núcleo da Terra

Pesquisadores usaram o sistema de laser de mais alta energia do mundo para reproduzir, em laboratório, uma pressão mais de 100 vezes mais poderosa do que a encontrada no núcleo da Terra. Físicos sujeitaram amostras de hidrocarbonetos sólidos a pressões de até 450 megabars, semelhante às encontradas no núcleo de planetas gigantes ou no interior das estrelas anãs marrons — 450 milhões de vezes a pressão atmosférica da Terra ao nível do mar.
E o mais importante para o estudo: o experimento conseguiu copiar a pressão encontrada em um tipo de estrela anã branca — alguns dos objetos mais densos do universo conhecido e o estágio final da evolução para a maioria das estrelas (inclusive o Sol). A pesquisa, publicada na Nature, pode ajudar a entender melhor o efeito que essas pressões têm nas mudanças no brilho das estrelas.
À medida que não conseguem mais suportar a fusão de hidrogênio, as estrelas explodem em gigantes vermelhas, ejetando a maior parte de seu material para o espaço. O núcleo então colapsa em uma anã branca — uma estrela “morta” e superdensa, com 1,5 vez a massa do Sol em uma esfera do tamanho da Terra. Somente a pressão de degenerescência dos elétrons impede que a estrela entre em colapso sob sua própria gravidade.
Existem, porém, existem discordâncias nos modelos de equação de estado da matéria em pressões extremas. Nas estrelas anãs brancas, os modelos variam em 10% — o que pode ser um baita problema para tentar entender as propriedades fundamentais do universo, já que estrelas anãs brancas deveriam ser bastante previsíveis. Seu brilho provém apenas do calor residual, não da fusão, e sua taxa de resfriamento podem ser usadas como uma espécie de relógio para confirmar a idade do universo.
O objetivo da pesquisa, portanto, é resolver essa variação, usando o sistema de laser do National Ignition Facility (NIF) do Lawrence Livermore National Laboratory, nos Estados Unidos para reproduzir as condições da camada externa de carbono de uma classe incomum de anã branca, chamada de “DQ quente”. Essas estrelas têm atmosferas compostas principalmente de carbono — em vez de hidrogênio e hélio como na maioria das anãs brancas — e são excepcionalmente quentes e brilhantes. Algumas também pulsam conforme giram por causa de pontos magnéticos em sua superfície, proporcionando variações observáveis no brilho.
A análise dessas variações “fornece testes rigorosos de modelos de anãs brancas e uma imagem detalhada do resultado dos estágios finais da evolução estelar”, explicam os pesquisadores. A pesquisa submeteu amostras de hidrocarbonetos sólidos a pressões que variam de 100 a 450 megabares a equação de estado — a relação entre pressão e compressão — na camada de convecção de uma DQ quente.
Nos experimentos, os lasers do NIF distribuíram 1,1 milhão de joules de luz ultravioleta para o interior de um cilindro oco de ouro do tamanho de um lápis, criando um fluxo uniforme de raios X com uma temperatura de radiação de pico de quase 3,5 milhões de graus Celsius.
O material aquecido criou uma pressão que lançou ondas de choque convergentes de 150 a 220 quilômetros por segundo em direção ao centro da cápsula alvo. Os choques se fundiram em um único choque mais forte que atingiu pressões próximas a um bilhão de vezes a atmosfera da Terra.

Fonte: Olhar Digital