Há muita coisa que ainda não conhecemos nesse universo tão grande e misterioso, mas quanto mais o investigamos, mais coisas surpreendentes encontramos, algumas até um tanto surreais. No campo dos materiais, uma grande descoberta foi realizada recentemente por pesquisadores de universidades do Canadá e dos EUA; Universidade de McGill, Univerdade de Indiana e Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). Trata-se do material mais resistente do universo!
Batizado como pasta nuclear na língua portuguesa, o nome original desse material super-resistente, em inglês, é nuclear pasta, termo que também poderia ser interpretado como macarrão nuclear. Apesar de estranha à primeira vista, tal nomenclatura descreve muito bem as estruturas possíveis desse material, que lembram a de diversos tipos distintos de massas, como mostra a figura abaixo:
Estruturas de pasta nuclear encontradas: a) Nhoque, b) Espaguete, c) Waffles, d) Lasanha, e) Defeitos, f) Antiespaguete e g) Antinhoque. Fonte: CAPLAN, 2018
Tais estruturas não convencionais são encontradas no interior de estrelas de nêutrons, onde as pressões elevadíssimas forçam prótons e nêutrons a se organizarem em longos cilindros (espaguete), em várias camadas de planos (lasanha), entre outros, todos batizados com nomes técnicos culinários. É comum, na realidade, haver correlações desse tipo entre a ciência de materiais e a gastronomia, como já comentamos por aqui.
As estrelas de nêutrons nascem da morte de outras estrelas mais antigas que, quando chegam a uma certa idade, implodem e sofrem uma compressão extrema – fenômeno chamado de explosão de supernova. Para compreender melhor a dimensão disso, seria como se comprimíssemos o sol até deixá-lo do tamanho de uma cidade terrestre. Assim, a densidade enorme desses astros favorece o aparecimento de estruturas também muito densas e com formas inusitadas, tais como a pasta nuclear. Esse material é encontrado a cerca de 1 km abaixo da crosta das estrelas de nêutrons. Ainda mais abaixo, em direção ao núcleo do astro celeste, a matéria está tão condensada que se organiza como se fosse um único e gigante núcleo atômico.
Se as estrelas de nêutrons mais próximas da Terra estão a cerca de 250 a 1000 anos-luz de distância, isto é, se conseguíssemos viajar até elas na velocidade da luz levaríamos de 250 a 1000 anos para chegar, como os cientistas conseguiram descobrir a pasta nuclear? A resposta está por detrás de muitas telas e processadores, mais especificamente 2 milhões de horas de processamento em simulações de computador. Essas simulações são algumas das mais importantes feitas sobre a camada abaixo das crostas das estrelas de nêutrons, fornecendo aos astrônomos dados sobre a parte interna de tais estrelas e ajudando-os a interpretar dados sobre o universo, relativos, por exemplo, às ondas gravitacionais desses astros.
Esquema ilustrativo de uma estrela de nêutrons, local em que é encontrado o material mais resistente do universo. Fonte: Science News
A contribuição da pesquisa para a ciência de materiais também é importante, já que lida com situações jamais consideradas até então, buscando compreendê-las. Com as simulações foi possível esticar e deformar a pasta nuclear e verificar como ela responde. Estimou-se que a força para romper um material de tamanha densidade, 100 trilhões de vezes maior que a da água, chega a ser 10 bilhões de vezes maior que a necessária para quebrar um aço, o que deu à pasta nuclear o título de material mais resistente conhecido no universo. É realmente algo totalmente distinto dos materiais que conhecemos, o que nos leva a perguntar: será possível termos algo parecido aqui na Terra? Caplan, um dos cientistas responsáveis pela pesquisa, afirma que “não a curto prazo, pois a retirada da pasta da estrela faria com que ela fosse decomposta e explodisse como uma bomba nuclear”. Também acrescenta que “se pudéssemos segurar esse material, ele seria vermelho vivo como o Sol e não poderíamos ver as peculiares estruturas em forma de macarrão, já que elas são menores do que o tamanho de um átomo”.
Um agradecimento especial à leitora Maria Eduarda Xavier, que sugeriu o tema desse post 🙂
Referências:
CAPLAN, M. E.; SCHNEIDER, A. S.; HOROWITZ, C.J. Elasticity of Nuclear Pasta. Physical Review Letters, v. 121, n. 13, p. 132701, 2018;
BBC Brasil – O que é a ‘pasta nuclear’, material mais duro já descoberto no Universo;
Science News – Nuclear pasta in neutron stars may be the strongest material in the universe;
BBC Brasil – Astrônomos encontram estrela rara perto da Terra.