Descoberta de colisão de estrelas ajudou a criar nova astronomia em 3 anos

Impressão artística da colisão de duas estrelas de nêutrons (NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet)

Há três anos, no dia 17 de agosto de 2017, descobríamos a primeira colisão de estrelas de nêutrons já observada. O feito foi inédito: embora não tenha sido a primeira emissão de ondas gravitacionais detectada, pela primeira vez conseguimos acompanhar a emissão luminosa da explosão resultante do evento, já que nos casos anteriores de buracos negros colidindo não havia qualquer contrapartida visível. Assim, inaugurou-se a era da Astronomia Multimensageira, ou seja, quando conseguimos simultaneamente ver e "ouvir" (através das ondas gravitacionais) eventos no universo.

O evento foi detectado primeiramente pelos observatórios de ondas gravitacionais LIGO, nos Estados Unidos, e Virgo, na Itália, mas dois segundos mais tarde foi também observado pelo satélite Fermi, através de uma intensa emissão de raios gama. Cientes da revolução por acontecer, astrônomos apontaram telescópios em sete continentes e no espaço para o lugar de onde vinha o sinal, combinando o poder de 70 observatórios para acompanhar o processo. A descoberta foi então anunciada em outubro daquele ano, em um trabalho com a participação de quase quatro mil cientistas, incluindo este que vos escreve e mais dezenas de pesquisadores brasileiros.

A combinação de técnicas foi fundamental para utilizar a observação em uma série de descobertas. Pudemos entender a formação de metais preciosos, verificando que quase dez vezes a massa da Terra de ouro e platina haviam sido formadas na explosão. Conseguimos uma medida independente da velocidade de expansão do Universo, usando a Teoria da Relatividade. Era uma nova porta para o estudo da Astronomia.

O futuro da Astronomia Multimensageira

De lá para cá, ocorreram algumas novas detecções, incluindo uma colisão inesperada entre estrelas de nêutrons surpreendentemente pesadas, e uma colisão entre objetos misteriosos. Mas o melhor ainda está por vir.

Após o sucesso da campanha de observação de 2017, observatórios de todo o mundo se preparam para responder de forma eficiente a esses avisos. Considerando que o primeiro sinal luminoso foi visto apenas segundos após a detecção das ondas gravitacionais, é fundamental que os telescópios estejam preparados para responder rapidamente, interrompendo imediatamente o que estão fazendo e apontar para o local desejado.

Um dos melhores instrumentos para isso será o telescópio Vera Rubin, em construção no Chile e com participação brasileira. Esse observatório de oito metros de diâmetro varre o céu periodicamente e consegue ver uma enorme parte do céu em cada imagem, graças a um design de "grande angular". Dessa forma, espera-se encontrar o novo pontinho luminoso no céu rapidamente.

Esse não é o único projeto com participação de cientistas brasileiros. Uma equipe do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), que também projetou partes do observatório LIGO, quer iniciar uma colaboração com outros países latino-americanos para construir um detector de ondas gravitacionais na América do Sul. Devido à sua localização geográfica, seria muito mais fácil triangular o sinal da emissão em conjunto com os instrumentos no hemisfério norte. Infelizmente, o recente corte de verbas de pesquisa no INPE pode prejudicar o andamento do projeto.

Por fim, vale falar do LISA. O observatório de ondas gravitacionais da Agência Espacial Europeia, com lançamento previsto para 2034, colocará três detectores no espaço, separados entre si por uma distância de 2,5 milhões de quilômetros. Ao contrário do LIGO, o LISA será sensível a objetos mais massivos. Assim, embora não veja objetos pequenos como as estrelas de nêutrons, será capaz de ver a colisão entre buracos negros supermassivos, com milhões ou bilhões de vezes a massa do Sol, a bilhões de anos-luz de distância, e tem como objetivo entender como as primeiras galáxias formaram seus buracos negros centrais.

É um futuro promissor. Estamos tentando aproveitar ao máximo essa janela que se abriu há três anos!