Duas estrelas de nêutrons se despedaçam

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As ondas gravitacionais são uma das previsões da Teoria de Relatividade Geral de Albert Einstein. Ele em si não tinha percebido isso até publicar um trabalho sobre a sua própria teoria e um dos revisores do artigo sugeriu que ele desenvolvesse a ideia. Conta-se que ele ficou muito bravo com a sugestão e meio que a contragosto desenvolveu a ideia, mas de birra mandou o artigo para outra revista...

Ondas gravitacionais são minúsculas ondulações no tecido do espaço-tempo (como se fosse um gigantesco lençol vibrando) provocado por eventos extremos de objetos compactos ou com muita massa. Um objeto compacto é um objeto muito denso, ele tem muita matéria confinada em um volume muito pequeno. Exemplos deste tipo de objeto são as anãs brancas, as estrelas de nêutrons e os buracos negros. Quando eles colapsam ou se chocam, causam uma distorção no tal tecido do espaço-tempo, que se propaga como ondas pelo universo. Você pode ter uma boa ideia disso imaginando uma pedrinha caindo em um lago de superfície calma e lisa. Mas para detectá-las foi preciso um esforço tecnológico sem precedentes, tanto que a primeira detecção da história aconteceu apenas em 2015.

Os três principais observatórios de ondas gravitacionais operam de maneira conjunta. Dois deles estão nos EUA, um no estado da Louisiana e outro a 3 mil quilômetros de distância no estado de Washington, sendo que o mais recente opera na Itália. Com os 3 em atividade é possível detectar um pulso de ondas gravitacionais com grande grau de confiança e, mais ainda, apontar a posição no espaço de onde o sinal foi gerado. Todavia, neste caso em específico, apenas o detector da Louisiana estava operacional no momento do evento e o sinal chegou no limiar de detecção do observatório italiano, de modo a complicar um pouco sua análise. Sem os outros observatórios para ajudar na detecção, ficou impossível restringir a posição da origem do evento no céu.

O sinal de abril do ano passado começou a ser analisado imediatamente, fazendo-se a comparação dos registros com modelos calculados previamente que abrangem uma vasta combinação de possibilidades: colisão entre buracos negros, colisão entre estrelas de nêutrons e por aí vai. A melhor combinação de fatores que conseguiu reproduzir o sinal detectado foi uma colisão de estrelas de nêutrons. Mas não exatamente como imaginado.

A estimativa da massa total do sistema deu por volta de 3,4 vezes a massa do Sol, mas a questão é que de todos os sistemas duplos de estrelas de nêutrons da galáxia têm no máximo 2,9 massas solares. Se você repartir a massa do sistema igualmente nas duas estrelas, dá 1,7 massa solares para cada. Só que o limite para uma estrela de neutros é de, no máximo 1,44 massas solares. Acima disso a estrela colapsa em um buraco negro. Esse limite foi calculado pelo físico brasileiro Mário Schenberg em colaboração com o físico indiano Subramanyan Chandrasekhar em 1942. Outra possibilidade levantada seria a de uma colisão entre um buraco negro e uma estrela de nêutrons, mas aí o problema seria o inverso: o buraco negro teria de ser excepcionalmente pequeno e aí entra a explicação mais exótica: a colisão entre dois buracos negros primordiais.

Buracos negros primordiais são previstos para terem se formado nos primeiros momentos depois do Big Bang, antes mesmo do universo completar 1 segundo de idade. Esse tipo de buraco negro poderia ter um limite bem amplo de massas, mas apenas os que têm mais de 100 milhões de toneladas teriam sobrevivido à radiação de Hawking. Abaixo desse limite, os buracos negros já teriam se evaporado. Se essa teoria estiver correta, os buracos negros primordiais mais comuns no universo teriam por volta de 1 massa solar, mais ou menos o esperado para os elementos desse evento. Entretanto os próprios cientistas do projeto não acreditam muito nessa ideia e acham mais provável que os modelos disponíveis precisam ser melhorados.