O universo — alguns segredos desvendados

NO DIA 4 de julho de 1054, Yang Wei Te fitou o céu nas primeiras horas da manhã. Como astrônomo oficial da Corte Imperial da China, ele observava meticulosamente o movimento das estrelas quando, repentinamente, uma luz brilhante próxima à constelação de Órion atraiu sua atenção.

A “estrela convidada” — nome que os antigos chineses deram a tal rara ocorrência — fizera seu aparecimento. Depois de obedientemente relatar isso ao imperador, Yang notou que a “estrela convidada” ficara tão brilhante que chegou a se destacar mais do que Vênus, e pôde ser avistada à luz do dia por várias semanas.

Passariam novecentos anos antes de esse espetáculo ser adequadamente explicado. Crê-se hoje que aquele astrônomo chinês testemunhava uma supernova, as agonias da morte cataclísmica duma estrela massiva. As causas de tão extraordinário fenômeno são apenas alguns dos segredos que a astronomia está tentando desvendar. O que se segue é uma explicação que os astrônomos reuniram meticulosamente.

Embora estrelas como o nosso Sol possam ter uma vida imensamente longa e estável, sua formação e sua morte dão origem às visões mais espetaculares dos céus. Os cientistas crêem que a história da vida duma estrela começa dentro duma nebulosa.

Nebulosa. Este é o nome dado a uma nuvem de gás e poeira interestelar. As nebulosas estão entre as coisas mais belas do céu à noite. A que é vista na capa desta revista chama-se Nebulosa Trífida (ou nebulosa de três fendas). Novas estrelas têm nascido dentro desta nebulosa, o que faz com que ela emita uma luminiscência avermelhada.

Pelo visto, as estrelas se formam dentro duma nebulosa quando a matéria difusa se condensa sob a ação da gravidade, transformando-se em regiões contraentes de gás. Estas enormes bolas de gás se estabilizam ao atingir a temperatura na qual as reações nucleares iniciam no centro da nuvem, impedindo que se contraia mais. Assim nasce uma estrela, muitas vezes junto com outras, com as quais forma um aglomerado estelar.

Aglomerados estelares. Vemos na fotografia da página 8 um pequeno aglomerado chamado Caixa de Jóias, que se imagina ter sido formado a apenas alguns milhões de anos atrás. Seu nome foi cunhado à base da vívida descrição feita pelo astrônomo John Herschel, no século 19: “Um porta-jóias de pedras preciosas de cores variadas.” Sabe-se que só em nossa galáxia há mais de mil aglomerados similares.

A energia das estrelas. A estrela nascente, ou em desenvolvimento, estabiliza-se quando se acende uma fornalha nuclear em seu interior. Ela passa a converter o hidrogênio em hélio por meio dum processo de fusão um tanto parecido ao que ocorre numa bomba de hidrogênio. Tamanha é a massa duma estrela típica, como o Sol, que pode queimar seu combustível nuclear por bilhões de anos sem exaurir o suprimento.

Mas o que acontece quando tal estrela acaba esgotando seu combustível de hidrogênio? O núcleo se contrai e a temperatura se eleva, ao passo que a estrela consome todo o hidrogênio das regiões centrais. Nesse ínterim, as camadas exteriores se expandem enormemente, aumentando o raio da estrela 50 ou mais vezes, e ela se torna uma gigante vermelha.

Gigantes vermelhas. A gigante vermelha é uma estrela cuja temperatura na superfície é relativamente fria; portanto sua cor parece vermelha, em vez de branca ou amarela. Esta fase da vida duma estrela é relativamente curta, e termina — quando a maior parte do suprimento de hélio se esgota — numa exibição celeste de fogos de artifício. A estrela, ainda queimando o hélio, expele suas camadas exteriores, as quais formam uma nebulosa planetária, que brilha por causa da energia recebida da estrela-mãe. Por fim a estrela contrai-se dramaticamente, tornando-se uma anã branca de brilho fraco.

Entretanto, se a estrela original for suficientemente massiva, o resultado final será a explosão da própria estrela. Isto é, uma supernova.

Supernovas. A supernova é a explosão que põe fim à vida duma estrela que originalmente era muito mais massiva do que o Sol. Enormes quantidades de poeira e gás são lançadas no espaço por violentas ondas de choque a velocidades superiores a 10.000 quilômetros por segundo. A intensa luz da explosão é tão brilhante que equivaleria a um bilhão de sóis, parecendo um reluzente diamante no céu. A energia liberada numa única explosão de supernova corresponde ao total de energia que o Sol irradiaria em nove bilhões de anos.

Novecentos anos depois de Yang ter observado sua supernova, os astrônomos ainda conseguem ver os fragmentos espalhados daquela explosão, uma estrutura chamada de Nebulosa do Caranguejo. Mas restou algo além da nebulosa. Descobriu-se algo mais no seu centro — uma pequenina coisa, que gira 33 vezes por segundo, chamada pulsar.

Pulsares e estrelas de nêutrons. Entende-se que o pulsar seja um núcleo superdenso e giratório de matéria remanescente da explosão de supernova duma estrela, cuja massa não ultrapassou três vezes a do Sol. Com diâmetro inferior a 30 quilômetros, são raramente detectados por telescópios ópticos. Mas podem ser identificados por radiotelescópios, que captam os sinais de rádio produzidos por sua rápida rotação. Um feixe de ondas de rádio gira com a estrela, assim como o feixe de luz dum farol para navegantes, parecendo ao observador como que um impulso ou pulso, o que deu origem ao nome pulsar. Os pulsares são também chamados de estrelas de nêutrons por serem constituídos principalmente de nêutrons bem compactados. Esta é a causa de sua incrível densidade — mais de cem milhões de toneladas por centímetro cúbico.

Mas o que aconteceria se uma estrela realmente massiva se transformasse numa supernova? Segundo os cálculos dos astrônomos, poderia prosseguir em seu colapso para além do estágio de estrela de nêutrons. Teoricamente, a força de gravidade que comprime o núcleo seria tão grande que resultaria no chamado buraco negro.

Buracos negros. Afirma-se que estes são semelhantes a gigantescos remoinhos cósmicos dos quais nada consegue escapar. A força de atração gravitacional é tão forte que tanto a luz como a matéria que se aproximam demais são inexoravelmente sugadas para dentro deles.

Nenhum buraco negro chegou a ser observado diretamente — pela definição isso seria impossível — embora os físicos esperem demonstrar a existência deles através do efeito que exercem sobre os objetos contíguos. Novas técnicas de observação talvez sejam necessárias para desvendar este segredo específico.

Segredos das Galáxias

Galáxia é uma estrutura cósmica constituída de bilhões de estrelas. Em 1920, descobriu-se que o Sol não é o centro da nossa galáxia, como se supunha. Logo depois, potentes telescópios revelaram inúmeras outras galáxias, e o homem começou a compreender a imensidão do Universo.

O trabalho de tapeçaria indistinto que chamamos de Via-Láctea é na realidade a borda de nossa própria galáxia. Se pudéssemos vê-la à distância, seria muito parecida a uma gigantesca rodinha de fogos de artifício. Seu formato tem sido comparado a dois ovos fritos de costas um para o outro, mas, naturalmente, em escala muito maior. Viajando à velocidade da luz, levaríamos 100.000 anos para atravessar a nossa galáxia. O Sol, situado mais para a borda da galáxia, leva 200 milhões de anos para completar sua órbita em torno do centro galático.

As galáxias, iguais às estrelas, ainda detêm muitos segredos que intrigam a comunidade científica.

Quasares. Na década de 60, captaram-se fortes sinais de rádio de objetos muito distantes, além de nosso grupo local de galáxias. Foram chamados de quasares — abreviação de “fontes de rádio quase estelares” — devido à sua similaridade com as estrelas. Mas os astrônomos ficaram perplexos com a prodigiosa energia emitida pelos quasares. O mais luminoso brilha dez vezes mais do que a Via-Láctea, e os mais distantes ficam a mais de dez bilhões de anos-luz.

Após duas décadas de intensivo estudo, os astrônomos chegaram à conclusão de que esses distantes quasares são núcleos bem ativos de remotas galáxias. Mas, o que ocorre no núcleo destas galáxias para gerar tamanha energia? Alguns cientistas sugerem que a energia é liberada por processos gravitacionais em vez de por fusão nuclear, como no caso das estrelas. A teoria atual associa os quasares a gigantescos buracos negros. Permanece incerto até o presente se isso está correto ou não.

Os quasares e os buracos negros são apenas dois dos enigmas que ainda precisam ser solucionados. De fato, talvez nunca venhamos a compreender alguns dos segredos do Universo. Todavia, os que foram desvendados podem ensinar-nos profundas lições, lições com implicações que vão muito além do domínio da astronomia.

[Foto na página 7]

Galáxia espiral M83.

[Crédito]

Foto: D. F. Malin, cortesia de Anglo-Australian Telescope Board

[Fotos na página 8]

A Caixa de Jóias.

Nebulosa de Órion, com destaque mostrando a nebulosa Cabeça de Cavalo.

Aglomerado estelar aberto, as Plêiades na constelação de Touro, M45.

[Crédito]

Foto: D. F. Malin, cortesia de Anglo-Australian Telescope Board