Estrelas que são pelo menos três vezes mais pesadas do que o sol sofrem um final espetacular. Eles conseguem usar todos os elementos até o ferro como combustível em várias conchas em seu interior. Seu núcleo, que tem apenas 10.000 quilômetros de diâmetro, então normalmente consiste de ferro e elementos mais pesados. O que acontece agora com a estrela moribunda depende principalmente deste núcleo. Quando excede o limite Chandrasekhar de 1,44 massas solares, sua matéria não pode mais resistir à sua própria gravidade – e a estrela desmorona em uma estrela de nêutrons.

Sua matéria é tão fortemente comprimida que os elétrons da concha atômica se fundem com os prótons do núcleo atômico para formar nêutrons (neutrinos de elétrons são liberados no processo). O núcleo ejeta simultaneamente sua casca em uma explosão gigantesca, uma supernova. Uma estrela de nêutrons é um objeto muito compacto – até 3 massas solares estão contidas em uma esfera de 20 quilômetros de diâmetro. Um centímetro cúbico dele pesa tanto quanto um cubo de ferro com um comprimento de borda de um quilômetro. Na superfície, a gravidade é 200 bilhões de vezes mais forte do que na Terra. Se um objeto caísse no chão a partir de um metro de altura, ele atingiria o chão após um microssegundo a 7,2 milhões de quilômetros por hora.

As estrelas de nêutrons têm, portanto, pelo menos 1,44 vezes a massa do sol e um raio de apenas algumas dezenas de quilômetros, o que as torna os objetos mais densos do universo. Na maioria dos casos, sua massa é entre 1,17 e 2,35 vezes maior do que a do Sol. Mas no meio de um remanescente de supernova conhecido como HESS J1731-347, os pesquisadores encontraram agora um cadáver estelar que é muito mais leve. Um artigo na Nature Astronomy relata sobre esta pequena e extremamente leve estrela de nêutrons, que tem um raio de cerca de 10 km e uma massa de apenas 77% da do Sol.

Victor Doroshenko e colegas calcularam a massa dessa estrela de nêutrons, o que desafia o entendimento atual da física estelar. Os autores argumentam que este objeto pode não ser uma estrela de nêutrons normal, mas um objeto mais exótico – e antes não descoberto – chamado de “estrela estranha”, uma hipotética estrela feita de material quark.

Teoricamente, como tais objetos ainda não foram detectados, qualquer estrela de nêutrons poderia se tornar uma estrela de quark se sua massa se aproximar do chamado limite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff sem ultrapassá-lo. Este limite está entre 1,5 e 3 massas solares. Os físicos estão interessados em quark stars porque eles deveriam ser um dos poucos lugares onde também pode existir matéria estranha hipotética. Ela consiste nos estranhos quarks que pertencem ao modelo padrão da física. A matéria estranha, se for pesada o suficiente com mais de 1000 massas de prótons, deve ser estável.

Como a Doroshenko & Co. poderia pesar a estrela de nêutrons? Normalmente, eles só se mostram através das radiografias que emitem. Com seu diâmetro típico, eles são muito pequenos para serem representados no telescópio. Entretanto, uma estrela brilhante recentemente encontrada no mesmo local (HESS J1731-347) permitiu a Doroshenko e seus co-autores determinar a distância até o par de estrelas e, portanto, a massa da estrela de nêutrons e a densidade da matéria dentro dela.