O telescópio dipolo array - uma massa de fios e postes esticados em uma área do tamanho de 57 quadras de tênis - levou os estudantes da Universidade de Cambridge a construir mais de dois anos. Mas depois que o telescópio foi terminado, em julho de 1967, levou apenas algumas semanas para a estudante de graduação Jocelyn Bell Burnell detectar algo que iria derrubar o campo da astronomia.
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O telescópio gigantesco produziu dados suficientes para encher 700 pés de papel por semana. Ao analisar isso, Bell Burnell notou um sinal fraco e repetitivo que ela chamou de “scruff” - uma sequência regular de pulsos, espaçados por 1, 33 segundos. Com a ajuda de seu supervisor Antony Hewish, Bell Burnell conseguiu capturar o sinal novamente mais tarde naquele outono e inverno.
O sinal parecia com nada que qualquer astrônomo já tivesse visto antes. No entanto, em pouco tempo, Bell Burnell descobriu mais pequenos beacons, como os primeiros, mas pulsando em diferentes velocidades em diferentes partes do céu.
Depois de eliminar explicações óbvias, como a interferência de rádio da Terra, os cientistas deram o sinal do apelido fantasioso LGM-1, para "homenzinhos verdes" (mais tarde ele se tornou CP 1919 para "pulsar de Cambridge"). Embora eles não pensassem seriamente que poderiam ser extraterrestres, a questão permanecia: o que mais no universo poderia emitir um sinal tão constante e regular?
Felizmente, o campo da astronomia estava coletivamente pronto para mergulhar no mistério. Quando a descoberta apareceu no prestigioso periódico Nature em 24 de fevereiro de 1968, outros astrônomos logo chegaram a uma resposta: Bell Burnell descobrira pulsares, uma forma inimaginável de estrela de nêutrons que girava rapidamente e emitia feixes de raios X ou radiação gama. .
"Os pulsares foram completamente imprevistos, por isso foi extraordinário para a descoberta de algo que nunca havíamos pensado em termos teóricos", diz Josh Grindlay, um astrofísico da Universidade de Harvard que era um estudante de doutorado em Harvard, enquanto a agitação rodava em torno do descoberta. "A descoberta dos pulsares se destaca como nos dizendo que o mundo dos objetos compactos era muito real." Nos últimos 50 anos, os pesquisadores estimaram que existem dezenas de milhões de pulsares em nossa galáxia.
Bell Burnell, em 1967, ano em que observou o que os astrofísicos logo identificariam como os primeiros pulsares conhecidos. (Wikimedia Commons) Por objetos compactos, Grindlay significa aqueles objetos celestes exóticos que incluem buracos negros e estrelas de nêutrons. Estrelas de nêutrons foram propostas em 1934 pelos físicos Walter Baade e Fritz Zwicky, mas foram consideradas muito escuras e minúsculas para os cientistas se identificarem na realidade. Estas estrelas incrivelmente pequenas e densas foram pensadas para ser o resultado do processo de supernova - quando uma enorme estrela explode e a matéria restante colapsa em si mesma.
Baade e Zwicky estavam certos. Como os astrofísicos descobriram, os pulsares eram um pequeno subconjunto de estrelas de nêutrons - e, como eram visíveis, provavam a existência de outras estrelas de nêutrons. Feitos de nêutrons bem compactados, os pulsares podem ter um diâmetro de apenas 13 quilômetros, mas contêm o dobro da massa do sol. Para colocar isso em perspectiva, uma porção da estrela de nêutrons do tamanho de um cubo de açúcar pesaria a mesma quantidade que o Monte Everest. O único objeto no universo com densidade mais alta que as estrelas e pulsares de nêutrons é um buraco negro.
O que torna os pulsares diferentes de outras estrelas de nêutrons é o fato de girarem, como os topos, alguns tão rapidamente se aproximarem da velocidade da luz. Esse movimento giratório, combinado com os campos magnéticos que eles criam, resulta em um raio que sai deles de ambos os lados - não tanto como o brilho constante do nosso Sol, mas mais como o holofote giratório de um farol. Foi essa oscilação que permitiu que os astrofísicos observassem e detectassem os pulsares em primeiro lugar, e inferiram a existência de estrelas de nêutrons, que permanecem invisíveis.
“No momento em que isso acontecia, não sabíamos que havia coisas entre as estrelas, muito menos que era turbulento”, disse Bell Burnell à New Yorker em 2017, refletindo sobre sua observação histórica. “Essa é uma das coisas que surgiram da descoberta dos pulsares - mais conhecimento sobre o espaço entre as estrelas”.
Além de provar a existência de estrelas de nêutrons, os pulsares também aprimoraram nossa compreensão da física de partículas e forneceram mais evidências para a teoria da relatividade de Einstein. "Como eles são tão densos, afetam o tempo no espaço", diz o físico da Universidade Estadual de San Diego, Fridolin Weber. "Se você tem bons dados sobre pulsares, a teoria de Einstein pode ser testada contra teorias concorrentes."
Quanto às aplicações práticas, os pulsares são quase tão precisos quanto os relógios atômicos, que medem o tempo com mais precisão do que qualquer outra coisa através dos movimentos regulares dos átomos energizados. Se quiséssemos enviar astronautas para o espaço, os pulsares poderiam funcionar como pontos de navegação, diz Weber. Na verdade, quando a NASA lançou as sondas Voyager na década de 1970, a espaçonave incluiu um mapa da localização do nosso Sol na galáxia com base em 14 pulsares (embora alguns cientistas tenham criticado o mapa porque descobrimos que há muito mais pulsares na galáxia do que se acreditava anteriormente).
Mais recentemente, cientistas se tornaram otimistas sobre o uso de pulsares para detectar ondas gravitacionais, monitorando-os quanto a anormalidades diminutas. Essas ondulações no espaço-tempo, que reivindicaram Einstein e ajudaram os cientistas a entender como objetos supermassivos e densos impactam o espaço, renderam a seus descobridores o Prêmio Nobel de Física de 2017 - assim como Antony Hewish ganhou o Prêmio de Física em 1974. (Bell Burnell não recebeu o prêmio, talvez por causa de seu status de estudante de graduação, como ela afirma, ou por ser mulher, como outros sugeriram.) Agora, os cientistas planejam usar pulsares para encontrar ondas gravitacionais que nem o LIGO consegue detectar.
No entanto, muitas questões permanecem quando se trata do comportamento dos pulsares e do seu lugar na galáxia. "Ainda não entendemos completamente a eletrodinâmica exata do que produz os pulsos de rádio", diz Grindlay. Se os cientistas pudessem observar um pulsar em um sistema binário com um buraco negro - os dois objetos interagindo uns com os outros - isso forneceria ainda mais conhecimento sobre a natureza da física e do universo. Graças a novos telescópios como o Square Kilometre Array na África do Sul e o FAST (Telescópio Esférico de Abertura) de quinhentos metros na China, os físicos provavelmente terão muito mais dados para trabalhar em breve.
“Temos muitos modelos sobre matéria e objetos super densos [como os pulsares], mas para saber o que realmente acontece e como descrevê-los em detalhes, precisamos de dados de alta qualidade”, diz Weber. “Esta é a primeira vez que estamos prestes a ter esses dados. O futuro é realmente emocionante ”.
