Telescópios detectam, pela primeira vez, a colisão de estrelas de nêutron

Evento pode revelar a origem dos raios gama e dos elementos pesados, como o ouro

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postado em 17/10/2017 06:00

 
Em uma galáxia muito, muito distante — mais especificamente, a NGC 4993, que fica a 130 milhões de anos-luz da Terra —, um evento catastrófico e extraordinário abalou a estrutura do cosmos. Duas estrelas de nêutron se chocaram, e a colisão foi de uma magnitude tamanha que distorceu o tecido do espaço, criando ondas como as que se formam quando uma pedra cai no rio.
 
 
Eram 8h41 em Washington (10h41 de Brasília) de 17 de agosto deste ano, quando esse evento inédito na história da pesquisa astronômica foi detectado pelo observatório de ondas gravitacionais Ligo. Ao mesmo tempo, em Cascina, na Itália, o interferômetro gigante Virgo captou o mesmo sinal. Como se não bastasse, passado 1,7 segundo, telescópios da Agência Espacial Norte-Americana (Nasa), da Agência Espacial Europeia (ESA) e do Observatório Europeu do Sul (ESO) conseguiram, pela primeira vez, registrar radiação eletromagnética — a luz — resultante dessa grande explosão.

Essas descobertas foram anunciadas, ontem, em uma coletiva de imprensa desde a capital norte-americana, transmitida pela internet, por integrantes do consórcio Ligo/Virgo e da Nasa. De acordo com os cientistas, com a confirmação do evento, o mundo está diante de uma nova era da astronomia, que começou em 2015, quando a primeira detecção de uma onda gravitacional confirmou a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, proposta há 100 anos. Desde então, elas já foram observadas quatro vezes, e renderam à equipe do Ligo o Nobel de Física deste ano.

A nova identificação, porém, é inédita em alguns aspectos. Em primeiro lugar, as quatro ondas anteriores foram provocadas pela colisão de dois buracos negros — elementos do cosmos que, como o nome sugere, são escuros. Por sua vez, estrelas são, basicamente, luz. Ainda mais as de nêutron. Esse tipo de corpo celeste é um dos mais exóticos do Universo. Ele é formado pela morte de estrelas massivas — chega a ser oito vezes mais pesado que o Sol — que, antes de morrer, explodem em supernovas. Diferentemente da matéria regular, composta 50% de nêutros e 50% de prótons, esses objetos são feitos apenas do primeiro elemento. Por causa disso, são tão densos que, se pudessem ser triturados, uma colher de chá com pó de estrela de nêutron pesaria 100 milhões de toneladas. Uma estrela com diâmetro de apenas 10km pesa um milhão de vezes a massa da Terra.

Quando se aproximam umas das outras, as estrelas de nêutron emitem ondas gravitacionais detectáveis por não mais que 100 segundos, e foi dentro desse intervalo que o Ligo/Virgo captou o fenômeno ocorrido há milhões de anos. A colisão dessas estrelas foi um fenômeno proposto há três décadas pelo físico Tsvi Piran, da Universidade Hebraica de Jerusalém. A esse encontro extraordinário, ele deu o nome de kilonova, prevendo a emissão de luz em forma de raios gama — tipos de raios do Universo com o menor comprimento de onda, contendo mais energia que qualquer outra do espectro eletromagnético. Piran também teorizou que, ao mesmo tempo, a colisão ejetaria para o espaço de 1% a 2% da massa dessas estrelas em forma de elementos pesados recém-criados, como ouro, plutônio e urânio. Os 98% acabariam como buracos negros.

Ridicularizado em 1989, quando publicou um artigo sobre a kilonova, Piran comemorou ontem a comprovação de sua teoria. “Estou muito exaltado com a confirmação de uma predição que fizemos há quase 30 anos, e também me lembro do quão difícil foi convencer a comunidade científica da nossa ideia”, contou, em um texto divulgado para a imprensa. “Com o desenvolvimento de novas tecnologias, conseguimos aprender ainda mais fundo sobre a natureza do nosso Universo”, afirmou.

“Agora, temos a primeira prova observacional clara da existência de uma ‘mina cósmica’ que criou cerca de 10 massas terrestres de elementos pesados como o ouro, a platina e o neodímio”, contou Mansi Kasliwal, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, que integra o Ligo. Em nota, Patrick Sutton, da Universidade de Cardiff, explicou o que isso significa para o cidadão comum: “Provavelmente, o ouro da sua aliança é produto da fusão de estrelas de nêutrons ocorrida há uns cinco bilhões de anos”.

Surpresa


“Quando o espectro apareceu nas nossas telas, percebi que esse era o evento mais incomum que já tinha visto”, recordou, ontem, o astrofísico Stephen Smartt, que liderou as observações feitas pelos equipamentos do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile, também colaborador do Ligo/Virgo. “Eu nunca tinha visto nada igual. Nossos dados, com os de outros grupos, provaram para todos que não se tratava de uma supernova (a morte de uma estrela), mas algo muito mais extraordinário”, relatou, a respeito dos raios de luz detectados pelos telescópios quase dois segundos depois da onda gravitacional.

Em Washington, onde a descoberta foi anunciada, o clima era de orgulho e empolgação entre os cientistas que participaram da coletiva de imprensa. “Há pouco mais de um ano e meio, a Fundação Nacional de Ciência anunciou que tinha feito a primeira detecção de ondas gravitacionais resultantes da colisão de dois buracos negros em uma galáxia há 1 bilhão de anos-luz”, disse France Córdova, diretor da NSF (sigla em inglês). “Hoje, anunciamos a primeira detecção de uma onda observada pelos dois laboratórios, Virgo e Ligo, milhares de quilômetros de distância. Essa é uma marca nos esforços internacionais para desvendar os extraordinários mistérios do nosso Universo.”

Um desses mais bem guardados segredos é a velocidade de expansão universal. Ao calcular esse ritmo, será possível determinar a idade precisa do cosmos — hoje, estimada em 14 bilhões de anos — e a quantidade de matéria contida no espaço. Os cientistas do consórcio Ligo/Virgo acreditam que analisar o comprimento dos raios gama resultantes da kilonova fornecerá essas informações. Eles afirmaram que esperam testemunhar muitos eventos semelhantes ao ocorrido em 17 de agosto e, a partir dos dados coletados, ter respostas a essas questões. Os resultados técnicos das observações anunciadas ontem serão publicados nas revistas Nature e Science dessa semana.
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