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Retrato de corpo inteiro

Detalhes íntimos da maior explosão estelar dos últimos 400 anos, no terceiro aniversário de sua descoberta

Dois terços do corpo humano são compostos por hidrogênio, o átomo mais simples e mais antigo que existe, pois surgiu nos primeiros instantes do Universo. A maior parte dos átomos restantes, porém. foi produzida em um dos mais impressionantes milagres da natureza: a explosão das grandes estrelas, espetáculo denominado supernova. Embora raramente visíveis, a cada quinze dias, aproximadamente, um desses cataclismos faz tremer o Cosmo, em algum ponto remoto. Então, inunda o espaço com uma quantidade inimaginável de energia, superior à luz emitida por muitos bilhões de estrelas, em conjunto. 

E, ao mesmo tempo que estilhaça um astro, também forja em suas entranhas uma seara de novos elementos e os espalha generosamente pelo vazio.”As supernovas forjaram o ferro que circula em nosso sangue, o oxigênio que respiramos e o carbono, essencial à nossa química”, ensinam os astrofísicos americanos Stan Woosley e Tom Weaver. “Elas geram e expelem as sementes da vida.” Nada mais emocionante, portanto, do que assistir de perto a um momento como esse — oportunidade que, no dia 23 de fevereiro de 1987 surgiu pela primeira vez na história da humanidade. O espetáculo foi proporcionado por Sanduleak, uma estrela gigante, mas longínqua demais para ser vista a olho nu. De lá para cá, os dados acumulados sobre o destino desse astro tornaram-se a mais minuciosa descrição já obtida de uma supernova.

Esse retrato ainda não está completo, pois à medida que os escombros afastam-se e limpam o campo de visão, cresce a expectativa sobre o que teria restado da estrela original. Em princípio, ela deve dar origem a um pulsar, uma categoria de corpos cósmicos que já não pertence ao reino das estrelas. Não é fácil imaginar a sua incrível estrutura, já que tem massa maior que a do Sol, mas encerrada numa esfera de apenas 10 quilômetros de raio. Isso é o mesmo que esmagar um superpetroleiro até fazê-lo caber na cabeça de um alfinete, ou espremer o Monte Everest dentro de um tanque de lavar roupa, dando-lhe uma densidade de 100 bilhões de toneladas por litro.Como nem os átomos suportam tamanho desconforto — são triturados —, os pulsares acabam feitos das partículas chamadas nêutrons, componentes básicos dos núcleos atômicos. “Inúmeros cientistas querem ser os primeiros a registrar o nascimento de um pulsar”, conta o astrofísico Francisco Jablonsky, do Instituto de Pesquisas Espaciais, o Inpe, de São José dos Campos, SP. 

“Embora não seja meu campo de trabalho, eu mesmo estou investigando os restos da supernova há dois anos.” No final do ano passado, utilizando o telescópio de 1,60 metro de diâmetro do Observatório de Brasópolis, no Sul de Minas Gerais, Jablonsky captou um auspicioso sinal de luz, aparentemente vindo dos distantes escombros cósmicos.Mais tarde, verificou-se que era um alarme falso, como tantas vezes acontece em ciência. Antes que o desmentido viesse a público, no entanto, a mais respeitável revista cientifica do mundo, a Nature, inglesa, já havia transformado o anúncio em notícia destacada, em seu exemplar de 11 de outubro. Logo em seguida, o pesquisador Nicolas Prantzos, do Instituto de Astrofísica de Paris, deu vazão a seu entusiasmo nas páginas do jornal francês Libération. “Parece que dessa vez é para valer.” Não era, mas o episódio dá uma medida da ansiedade internacional sobre o assunto.Não é para menos. A surpreendente ausência do pulsar contrasta com os detalhes admiráveis já obtidos a respeito da supernova — alguns deles registrados antes mesmo que a luz da explosão atingisse a Terra. Agora se sabe, por exemplo, que o espetáculo luminoso de Sanduleak foi precedido de uma rajada de neutrinos, partículas subatômicas que quase não interagem com a matéria e viajam com velocidade muito próxima à da luz (SUPERINTERESSANTE número 12, ano 4). Na madrugada do dia 23 de fevereiro, esses inesperados visitantes perturbaram pelo menos três aparelhos, nos Estados Unidos, no Japão e na União Soviética.

A análise de sua direção indica que eles vieram da supernova. Mais ainda: a energia que os impulsionava corresponde exatamente à força explosiva necessária para criar um pulsar. Por isso, inclusive, há tanta confiança de que a teoria esteja certa. “O que a rajada de neutrinos está nos dizendo é que, embora não possamos vê-lo, existe um pulsar na região da supernova”, diz Jablonsky. Em outras palavras, se ficar provado que esse astro não existe, os teóricos vão ter trabalho para explicar a presença dos neutrinos. Até agora, porém, todas as evidências confirmam as previsões, mesmo que, em alguns pontos, elas sejam corrigidas pelos fatos.A partir deles, é possível reconstruir toda a vida das grandes estrelas, perto das quais o Sol é, ao mesmo tempo, um anão e um matusalém cósmico. Sanduleak; de fato, era dezoito vezes mais pesada e 24 vezes maior que o Sol, mas a fase mais longa de sua existência durou 10 milhões de anos, o que é quase nada, em escala astronômica. O estágio correspondente no Sol, por exemplo, já dura 5 bilhões de anos e ainda deve prolongar-se por um período de mesma duração. 

Não é por outro motivo que as estrelas gigantes fertilizam o Universo com mais eficiência do que as menores: durante o tempo de vida do Sol, nada menos que 500 Sanduleaks tiveram tempo de nascer, evoluir e despejar novos átomos no espaço.Isso se deve a seu próprio peso: quanto maior é a estrela, maior é a pressão sobre suas entranhas e mais rapidamente ela consome as reservas de hidrogênio de seu núcleo. Na fase inicial e mais duradoura do ciclo estelar, esses átomos fundem-se e transformam-se em hélio, o segundo ingrediente mais simples da natureza. Cada grupo de quatro átomos de hidrogênio gera um átomo de hélio e grande quantidade de energia, que é o verdadeiro alicerce das estrelas. O motivo é que ela faz pressão de dentro para fora e assim contrabalança o peso das camadas externas — tanto que, quando o estoque de hidrogênio se esgota, as estrelas tendem a desmoronar sobre si mesmas. É como tem início a segunda fase de sua vida, mais atribulada, mas muito mais rica em termos dos átomos que produz.Os detalhes coletados na agonia de Sanduleak mostram que ela deve ter-se demorado 600 000 anos nesse período crucial, durante o qual fundia hélio para fazer elementos mais pesados, em particular o carbono. 

Essa mudança custou-lhe uma metamorfose violenta, pois deixou de ser uma gigante azul, como nos dias da infância, e tornou-se uma supergigante vermelha. Chegou a alcançar um raio de 300 milhões de quilômetros, duas vezes a distância entre o Sol e a Terra, numa expansão que já era um primeiro processo explosivo. Embora lento e insuficiente para estilhaçar a estrela, ele fez com que parte dos seus gases escapassem para o espaço, na forma de gigantesca concha.Milênios mais tarde, a radiação emitida pela supernova alcançaria esses restos — que então cercavam Sanduleak a milhares de quilômetros de distância — e elevaria sua temperatura a 20 000 graus Celsius. Como resultado, os gases passaram a emitir raios ultravioleta e puderam ser fotografados pelo satélite americano IUE. Foi como se a própria estrela deixasse no espaço uma pista sobre os seus próximos passos, um acelerado processo de desmoronamento. Há cerca de 40000 anos, de fato, o hélio também começou a se tornou escasso e Sanduleak voltou a contrair-se, retomando, ao longo dos milênios seguintes, a bela cor azul da juventude. Naturalmente, não era a mesma coisa.

Por causa do encolhimento, a temperatura em seu núcleo alcançava, então, 500 milhões de graus Celsius, dez vezes mais alta que no estágio anterior. Isso permitiu-lhe queimar carbono para gerar átomos de neônio, mas essa reação de neutrinos, que apenas drenavam energia do núcleo, sem contribuir para sua sustentação. Portanto, a queima de carbono — iniciada nos últimos 12 000 anos — durou muito menos que a combustão do hélio. A subseqüente fusão do neônio para gerar oxigênio teria um fôlego ainda mais curto, de míseros doze anos, e a transformação do oxigênio em silício e enxofre esgotou-se depois de quatro anos. Enfim, o consumo de silício sustentou a estrela por uma breve semana e forrou o núcleo com uma variada despensa de átomos, especialmente de metais pesados, como o níquel, cobre e o ferro.

Mas a presença do ferro foi o fim do caminho, pois, além de ser preciso grande pressão para formá-lo, sua síntese não libera energia. Totalmente privado de força, o núcleo encolheu-se brutalmente, de um raio de 3 000 quilômetros para ínfimos 100 quilômetros, e explodiu com a força de milhões de sóis. O peso imenso, que elevou a temperatura em níveis inconcebíveis, acima de 1 bilhão de graus, serviu de motor para a detonação: em frações de segundo, todos os restos de combustível arderam de uma vez, e a estrela voou para o espaço, com violência. Entre os estilhaços, encontravam-se grandes quantidades de hidrogênio e hélio, que, por estarem fora do núcleo, não haviam sido queimados.Além deles, os astrônomos documentaram uma riqueza inesperada de produtos atômicos, incluindo ferro, manganês, enxofre, oxigênio, sódio, magnésio, cloro, cálcio e potássio, entre muitos outros. “Esses elementos — forjados pela estrela ou durante a própria explosão — serão, provavelmente, os componentes de algum futuro sistema solar”, ponderam Stan Woosley e Tom Weaver. Por outro lado, a supernova comprimiu ainda mais o núcleo estelar — em teoria, para um raio de 10 quilômetros. 

O número exato só poderá ser conhecido após a identificação do pulsar. De qualquer forma, essa última contração esmigalhou os átomos do núcleo, gerando os nêutrons e a rajada de neutrinos da supernova.Como pouco interagem com a matéria, eles partiram do núcleo e atravessaram as camadas externas mais rapidamente que a luz da detonação. Por isso, foram registrados com antecedência, na madrugada do dia 23 de fevereiro, exatamente às 3h36 (hora de Brasília). Captados no Hemisfério Norte, os neutrinos tiveram que atravessar a Terra para chegar aos detectores — pois vinham do Hemisfério Sul, mais precisamente da Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia-satélite da Via Láctea. Facilmente visível como uma extensa mancha branca no céu, um pouco abaixo do Cruzeiro do Sul, a Nuvem, por um feliz acaso, estava sendo observada, apenas duas horas mais tarde, pelo astrônomo amador neozelandês Albert Jones.Jones não viu nada de anormal, mas, uma hora depois, outro amador, o australiano Robert Mc-Naught, fotografou a mesma região, onde já se via a supernova. Isso permitiu determinar que a rajada de neutrinos ganhou a corrida contra a frente luminosa por cerca de duas ou três horas. Mas Mc-Naught demorou a revelar suas imagens, e assim perdeu, por pouco, a glória de descobrir um dos maiores fenômenos naturais do século. 

O astrofísico canadense Ian Shelton, que acabou abiscoitando o título, topou com o evento vinte horas depois de o australiano ter tirado suas fatos. Shelton trabalhava no Observatório Las Campanas, no Chile, e, às 2h40 da manhã (hora do Chile), já pronto para dormir, resolveu dar uma olhada nas fotografias que havia obtido. Quando viu o imenso farol em seus instrumentos, saiu do Observatório para ver a explosão com os próprios olhos. Até agora, do ponto de vista da Astrofísica, talvez a supernova mais importante tenha sido aquela que os chineses registraram no ano 1054.Ela brilhou, mesmo durante o dia, cerca de uma semana, e ocorreu muito perto, a 6 000 anos-luz de distância, na Constelação do Touro. Atualmente, no local da hecatombe, existe uma feérica massa de gases em expansão, a Nebulosa do Caranguejo. Mas, embora mais distante, a supernova de 1987 tem um mérito decisivo, apesar de circunstancial: ela surgiu quando já havia instrumentos precisos para observá-la. Por isso, tornou-se, com certeza, um dos mais cobiçados alvos da moderna pesquisa astronômica. “Até traje, as supernovas eram ficção científica”, declarou, na época de sua descoberta, o físico ítalo-americano Carlo Rubbia, ganhador do Prêmio Nobel em 1984. “Agora, elas se tomarão ciência de verdade.”

 

 

 

 

Para saber mais:

O ciclo da vida e da morte no céu

(SUPER número 11, ano 6)