Estas Podem Ser as Últimas Explosões Antes de o Universo Ficar em Silêncio

Se os novos cálculos sobre os resquícios de estrelas semelhantes ao sol estiverem corretos, tudo terminará com uma série de estrondos seguidos de silêncio.

Publicado 20/08/2020, 17:28 WEST, Atualizado 5/11/2020, 05:59 WET
Antigas estrelas anãs brancas na Via Láctea, captadas pelo telescópio espacial Hubble da NASA em 2012. ...

Antigas estrelas anãs brancas na Via Láctea, captadas pelo telescópio espacial Hubble da NASA em 2012. Estas estrelas têm entre 12 e 13 mil milhões de anos, sendo algumas das estrelas mais antigas do universo e, de acordo com as novas investigações, as anãs brancas também podem ser as últimas estrelas, persistindo até que finalmente irão explodir num futuro inimaginavelmente distante.

Fotografia de NASA E H. RICHER (UNIVERSIDADE DA COLÚMBIA BRITÂNICA)

O capítulo final da história do universo pode ser algo desolador. Os físicos acreditam que daqui a incontáveis milhares de milhões de anos, depois de todas as estrelas se extinguirem, o universo será uma extensão fria e escura onde nada de interessante acontece, ou pode sequer acontecer. À medida que o próprio espaço se expande e a matéria é esticada, existe cada vez menos energia disponível. Ao longo de eras, o universo irá simplesmente desvanecer num cenário conhecido por morte térmica.

Mas antes de as luzes se apagarem em definitivo, pode haver um último espetáculo de fogo de artifício. Os astrónomos acreditam que as estrelas compactas, conhecidas por anãs brancas, estarão entre os últimos objetos remanescentes num universo envelhecido. Agora, um estudo aceite para publicação na Monthly Notices of the Royal Astronomical Society descobriu que estas estrelas podem continuar a passar por uma fusão nuclear com uma taxa incrivelmente lenta, levando eventualmente a explosões semelhantes às das supernovas.


O conceito de anãs brancas a explodir é uma ideia um tanto ou quanto surpreendente, já que os cientistas geralmente encaram estas estrelas desgastadas “como estando apenas a arrefecer para sempre”, diz Abigail Polin, astrofísica do Instituto de Tecnologia da Califórnia e do Observatório Carnegie que não participou no estudo.

Com base no novo modelo, a primeira destas explosões de anãs brancas só ocorrerá daqui a pelo menos 101100 anos. Ou seja, o algarismo 1 seguido de 1.100 zeros – um número tão grande que nem sequer tem nome. “Se o escrevermos por completo, é uma página inteira cheia de zeros”, diz Matt Caplan, astrofísico da Universidade Estadual do Illinois e autor do estudo. (A idade atual do universo são uns “míseros” 13.7 mil milhões de anos.)

“Está para além da dimensão de qualquer escala de tempo em que geralmente pensamos”, concorda Polin. Se Caplan estiver correto, estas explosões podem ser os últimos grandes eventos astrofísicos antes do silêncio final.

Últimos resquícios cósmicos
As estrelas queimam através da fundição de hidrogénio em hélio nos seus núcleos. Quando uma estrela de tamanho médio – do tamanho do nosso sol ou um pouco mais pesada – gasta todo o seu hidrogénio, não há energia suficiente para neutralizar a sua própria gravidade, e o núcleo começa a contrair, enquanto que as camadas externas se expandem de forma drástica. À medida que o núcleo encolhe, as pressões e temperaturas aumentam, permitindo que os elementos mais pesados se fundam. A estrela acaba por perder as suas camadas externas, e o que resta forma um objeto ultradenso com alguns milhares de quilómetros de diâmetro – uma anã branca.

Estas estrelas anãs brancas foram captadas durante uma pesquisa astronómica feita pelo telescópio espacial Hubble da NASA em 2006.

Fotografia de NASA, ESA, A. Calamida e K. Sahu (STScI), e the SWEEPS Science Team

Durante um período de biliões a centenas de biliões de anos, as anãs brancas irradiam todo o calor remanescente, e os restos congelados são por vezes chamados de anãs negras. Mas, apesar de as anãs negras serem frias e pequenas, permitindo que permaneçam estáveis durante longos períodos de tempo, os cálculos de Caplan mostram que a fusão nuclear ainda pode ocorrer graças a um fenómeno conhecido por efeito túnel.

Dentro dos núcleos das anãs negras, cada um dos núcleos dos átomos individuais tem uma carga positiva, pelo que se repelem, como acontece com os polos de um íman. Mas, de acordo com a teoria quântica, cada núcleo atua como uma onda e também como uma partícula. Graças a esta propriedade semelhante à de uma onda, um núcleo cria ocasionalmente um “túnel” através da barreira de repulsão que o separa do seu vizinho com carga semelhante.

“Pensamos nas anãs brancas como objetos totalmente inertes”, diz Marten van Kerkwijk, astrofísico da Universidade de Toronto que não participou no estudo. “Mas é muito interessante pensar que estas estrelas mortas e silenciosas podem continuar em fusão.”

Ao longo de muitos biliões de anos, estas reações de fusão extremamente lentas irão produzir o elemento pesado ferro, de acordo com Caplan. O processo também liberta positrões, que são semelhantes aos eletrões, mas que têm uma carga positiva. Quando estes positrões encontram eletrões no núcleo da estrela, aniquilam-se. Sem estes eletrões e a pressão que exercem, a própria anã branca não consegue suportar a força da gravidade. A estrela continua a encolher até que “salta” para fora numa explosão, semelhante a uma supernova tradicional.

Caplan salienta que só as estrelas anãs brancas mais pesadas – as que têm uma massa cerca de 1.2 vezes superior à do nosso sol – podem passar por este processo de explosão. “Ainda assim, uma explosão de anã branca será o destino de cerca de 1% das cerca de 1023 estrelas que existem atualmente.”

Antes das explosões, as anãs negras em fusão silenciosa não libertam qualquer luz visível. “Não as conseguimos ver à nossa frente antes de explodirem”, diz Caplan.

Contudo, se a própria matéria for instável, os remanescentes estelares, como as anãs brancas, podem não durar o suficiente para que este processo lento de fusão ocorra. Os físicos especulam que os blocos de construção subatómicos de matéria, chamados protões, podem degradar-se durante longos períodos de tempo – de 1031 a 1036 anos. Nesse caso, as anãs brancas podem evaporar antes de terem a possibilidade de explodir.

Mas desde que os protões persistam, “a física do artigo [de Caplan] e os seus resultados parecem ser legítimos”, diz Fred Adams, astrofísico da Universidade de Michigan e coautor do livro de 1999 The Five Ages of the Universe: Inside the Physics of Eternity, obra que explora o futuro do universo a longo prazo.

Apesar de a morte térmica ser atualmente a teoria mais amplamente aceite sobre o fim do universo, os astrofísicos continuam a debater uma série de alternativas. O universo pode colapsar sobre si próprio, com toda a matéria comprimida num único ponto, algo que pode depois ser seguido por outro big bang. Ou talvez a expansão acelerada do universo prossiga de tal forma que destrua o próprio espaço, nesse caso, os átomos individuais acabarão por se separar.

Últimas luzes na escuridão infinita
Quando as anãs brancas começarem a rebentar, o universo estará irreconhecível. As galáxias terão perdido a sua estrutura, com os restos de estrelas individuais a vaguearem livremente pelo espaço. Mesmo os maiores buracos negros de que há conhecimento poderão ter evaporado daqui a 10100  anos, devido a um processo conhecido por Radiação de Hawking. Embora este seja um período de tempo incrivelmente longo, é curto em comparação com a escala de tempo para as explosões das anãs brancas.

A energia negra – a força misteriosa que neutraliza a gravidade e que afasta tudo de tudo – terá separado todos os objetos restantes, incluindo as estrelas anãs brancas até um ponto em que nenhum objeto estará à vista de outro.

Sem estrelas a queimar para produzir calor, é extremamente improvável que algo permaneça vivo nesse ponto, mas se existisse tal criatura, só conseguiria ver a explosão de uma anã branca, porque todas as outras ocorreriam fora do seu “horizonte cosmológico” – a distância máxima na qual as informações de qualquer tipo, incluindo a luz, podem ser recuperadas.

Embora um período de 101100 anos desafie a imaginação, este período marca apenas o início do fim, quando as anãs brancas mais pesadas começam a explodir. As mais leves irão demorar mais tempo – até cerca de 1032,000 anos, de acordo com os cálculos de Caplan. E, apesar destas explosões, a morte térmica do universo não pode ser interrompida. A explosão de estrelas anãs brancas pode muito bem ser o último suspiro do cosmos.

“Depois disso, o universo será frio, escuro e triste para sempre”, diz Caplan. “A não ser que exista uma nova física que ainda não tenhamos descoberto.”
 

Este artigo foi publicado originalmente em inglês no site nationalgeographic.com.

Continuar a Ler

Descubra Nat Geo

  • Animais
  • Meio Ambiente
  • História
  • Ciência
  • Viagem e aventuras
  • Fotografia
  • Espaço
  • Vídeos

Sobre nós

Inscrição

  • Revista
  • Registrar
  • Disney+

Siga-nos

Copyright © 1996-2015 National Geographic Society. Copyright © 2015-2017 National Geographic Partners, LLC. Todos os direitos reservados