Mergulhe no interior das estrelas de naªutrons e vocêencontrara¡, adivinhe, naªutrons. Mas não étão simples assim. Quanto mais profundo o mergulho, mais difuso e denso fica o interior. Nãofaltam teorias sobre o que pode constituir o centro desses objetos ca³smicos. Uma hipa³tese éque ele estãocheio de quarks livres, não confinados dentro de naªutrons. Outra éque éfeito de hiperons,partículas que contem pelo menos um quark do tipo "estranho". Outra ainda éque consiste em um estado exa³tico da matéria chamado condensado de kaon.

Em um artigo publicado recentemente na revista Nature Physics , um quinteto de pesquisadores, incluindo Aleksi Kurkela, do departamento de Teoria do CERN, fornece evidaªncias de que estrelas massivas de naªutrons podem conter núcleos cheios de quarks livres. Essa matéria de quarks se assemelha ao estado denso de quarks e glaºons livres que se pensa existirem logo após o Big Bang e pode ser recriado em coletores departículas na Terra, como o Large Hadron Collider.

Para alcana§ar essa evidaªncia, os pesquisadores combinaram informações de observações astrona´micas de estrelas de naªutrons com ca¡lculos teóricos. Enquanto as observações astrona´micas fornecem algumas informações sobre o interior das estrelas, elas não revelam sua composição exata.

Os ca¡lculos teóricos envolviam descrever o estado da matéria dentro de uma estrela de naªutrons desde a crosta atéo centro. Para fazer isso, os pesquisadores usaram as chamadas equações de estado, que relacionam a pressão de um estado da matéria com a densidade de energia - a quantidade de energia acumulada em um sistema ou regia£o de espaço por unidade de volume.

A equipe então inseriu duas informações a partir de dados astrona´micos nesses ca¡lculos: a observação de que estrelas de naªutrons podem ter massas equivalentes a dois sãois; e os possa­veis valores de uma propriedade chamada deformabilidade das maranãs para uma estrela de naªutrons com uma massa de cerca de 1,4 vezes a do Sol. A deformabilidade das maranãs descreve a rigidez de uma estrela em resposta a tensaµes causadas pela atração gravitacional de uma estrela companheira e foi anteriormente derivada de observações de ondas gravitacionais (ondulações no tecido do Espaço-tempo) emitidas pela fusão de duas estrelas de naªutrons.

A partir dessa combinação de teoria e dados, os pesquisadores descobriram que os núcleos de estrelas de naªutrons com massa 1,4 vezes maior que a do Sol devem ser preenchidos com naªutrons. Por outro lado, estrelas mais massivas podem conter grandes núcleos de matéria de quarks. Por exemplo, uma estrela de naªutrons de 2 massas solares com um raio de cerca de 12 km pode ter um núcleo de matéria quadrada com um raio de cerca de 6,5 km - cerca da metade do raio da estrela.

"Nossa análise não descarta completamente a existaªncia de estrelas massivas com núcleos de naªutrons, mas demonstra que os núcleos de matéria de quarks não são uma alternativa exa³tica", diz Kurkela. "Mal podemos esperar para incorporar novos dados de estrelas de naªutrons em nossa análise e ver como eles afetara£o essa conclusão".