Quando uma estrela explode, sobra uma nuvem que cresce para sempre. Para saber quando aquela explosão aconteceu, os astrônomos usam três caminhos: procurar alguém que tenha anotado o clarão no céu séculos atrás; fotografar a nuvem duas vezes, com anos de intervalo, e medir o quanto ela cresceu; ou medir a temperatura do gás, que diz com que velocidade a onda de choque ainda está empurrando. O primeiro é o mais confiável e quase nunca está disponível. O segundo é o cavalo de batalha. E, como você vai ver, ele tem um defeito embutido que sempre faz a conta errar para o mesmo lado.
O que sobra depois da explosão
Quando uma estrela grande chega ao fim e explode, ela joga para fora as camadas que a formavam, a velocidades de milhares de quilômetros por segundo. O que fica se chama resto de supernova, ou remanescente: uma casca de gás quente correndo pelo espaço, empurrando o que encontra pela frente. O que acontece com o caroço que sobra no meio está contado em O que sobra quando uma estrela morre?.
A NASA separa esses restos em três feitios.
Casca. O material empurra o gás entre as estrelas e forma um anel. Parece um anel, e não uma bolha cheia, por um efeito simples de perspectiva: olhando para a borda de uma bolha, a linha de visão atravessa muito mais gás do que olhando para o meio dela. É o mesmo motivo pelo qual uma bolha de sabão tem a borda mais marcada que o centro. O exemplo clássico é a Laço do Cisne.
Tipo Caranguejo. Aqui não há anel, e sim um borrão. A luz vem de elétrons acelerados pelo pulsar que ficou no centro — o farol giratório explicado em O que é um pulsar? O farol que virou GPS da galáxia. O exemplo que dá nome ao grupo é a Nebulosa do Caranguejo.
Composto. Os dois ao mesmo tempo, e o que você vê depende do tipo de luz com que olha: parece casca no rádio e caranguejo em raios X, ou o contrário.
Método 1: alguém anotou no caderno
O jeito mais preciso de datar um resto de supernova é o menos astronômico de todos: achar o registro histórico da noite em que a estrela apareceu.
Astrônomos chineses, coreanos, japoneses e árabes mantinham cadernos de céu há mais de mil anos e anotavam o surgimento do que chamavam de "estrela convidada". Quando se consegue casar um desses registros com um resto de supernova no mesmo pedaço do céu, a idade deixa de ser estimativa e vira conta de subtração.
É o caso dos quatro episódios reunidos em As supernovas que a humanidade viu a olho nu. A Nebulosa do Caranguejo, por exemplo, é o resto da explosão de 1054, tem cerca de mil anos, se expande a aproximadamente 1.450 km/s e já mede uns cinco anos-luz de raio.
O problema é duplo. Primeiro, isso só funciona para restos com menos de alguns milhares de anos — antes disso não havia quem escrevesse. Segundo, e pior: a própria NASA avisa que historiadores nem sempre têm certeza de que uma "estrela convidada" foi mesmo uma supernova, nem de qual resto corresponde a qual registro.
O caso sem caderno nenhum: Cassiopeia A
A foto de capa deste artigo mostra o exemplo que torna o assunto interessante.
Cassiopeia A é o resto de supernova mais brilhante do céu em ondas de rádio. Pelo tamanho e pela velocidade da nuvem, a explosão teria acontecido por volta de 1680 — ou seja, já no tempo dos telescópios, quando havia astrônomos profissionais olhando para cima e anotando tudo.
E ninguém anotou. A NASA é direta sobre isso: os astrônomos acham que a explosão aconteceu em torno de 1680, mas não existem registros históricos verificáveis que confirmem.
Há um candidato frágil. Em 16 de agosto de 1680, o astrônomo inglês John Flamsteed registrou uma estrela fraca perto daquela posição, que ele catalogou como "3 Cassiopeiae" e que nunca mais foi vista por ninguém. O problema é que a posição anotada está a cerca de 10 minutos de arco do resto — uma distância muito maior do que o erro típico dele no resto do catálogo. A hipótese mais aceita é que ele tenha misturado as medidas de duas estrelas diferentes.
A explicação mais provável para o silêncio é desanimadora e simples: a explosão pode ter sido fraca demais. Uma análise estima que ela talvez não tenha passado da magnitude +2 no auge — brilho de uma estrela comum, do tipo que ninguém olha duas vezes.
Sem caderno, só resta medir.
Método 2: fotografar duas vezes e medir o crescimento
A ideia é de quem já mediu a altura de uma criança na parede da cozinha: marque hoje, marque de novo daqui a um tempo, divida a diferença pelo intervalo.
Na prática, tira-se uma imagem do resto, espera-se alguns anos e tira-se outra, com o mesmo telescópio e o mesmo enquadramento. A nuvem cresceu um pouquinho. Dividindo o crescimento pelo tempo entre as fotos, sai a taxa de expansão em porcentagem por ano. E, se a nuvem sempre cresceu nesse ritmo, basta perguntar quanto tempo ela levaria para ir de zero até o tamanho de hoje.
O material didático da NASA usa um exemplo de conta: se um resto cresceu 5% em 20 anos, a taxa é de 0,25% ao ano, e ir de zero a 100% levaria cerca de 400 anos.
Para Cassiopeia A, as medidas existem e são boas. Um estudo que comparou imagens de 1951 a 1999 achou uma expansão de 0,296% ao ano. Medidas mais recentes, com outro telescópio, deram praticamente o mesmo: 0,294% ao ano.
Por que essa conta dá sempre um número pequeno demais
Aqui está o defeito embutido, e ele é fácil de entender.
A nuvem está freando. Ela não corre pelo vazio absoluto: empurra o gás ralo que existe entre as estrelas, e empurrar custa velocidade. Ou seja, ela era mais rápida no passado do que é hoje.
Se você usa a velocidade de hoje para calcular quanto tempo a nuvem levou para chegar ao tamanho atual, você usa um número baixo demais e, portanto, chega a um tempo longo demais. A idade verdadeira é menor que a calculada.
É como estimar há quanto tempo um carro saiu de São Paulo medindo a velocidade dele agora, na chegada a Campinas, no meio do trânsito: se ele veio a 100 km/h na estrada e está a 20 km/h agora, a conta feita com os 20 km/h vai dizer que ele saiu muito antes do que saiu.
Por isso a NASA ensina a enunciar o resultado como um limite, não como uma data: o certo é dizer que a explosão aconteceu há menos de tantos anos.
Em Cassiopeia A, as idades calculadas por caminhos diferentes ficam entre 309 e 364 anos, dependendo de quais imagens e de qual parte da nuvem se usa. A diferença entre os extremos é de mais de meio século — e isso num dos restos mais estudados do céu.
Método 3: a temperatura do gás
O terceiro caminho dispensa esperar anos entre duas fotos, e é o que telescópios como o de Telescópio Chandra: o que ele enxerga que ninguém mais vê tornaram possível.
A lógica: a onda de choque esquenta o gás que atravessa, e quanto mais rápido o choque, mais quente o gás fica. Medindo a temperatura em raios X, chega-se à velocidade do choque, e da velocidade sai uma estimativa de idade.
A vantagem é que funciona com uma única observação. A desvantagem está no nome do próprio método: a NASA alerta que ele é fácil, mas pouco preciso, porque há outros processos esquentando e esfriando aquele gás que nada têm a ver com a velocidade do choque.
Na prática, ele serve de conferência para o método da expansão, não de substituto.
Até onde cada método chega
| Método | Como funciona | Até que idade serve | Precisão |
|---|---|---|---|
| Registro histórico | achar a anotação da "estrela convidada" | alguns milhares de anos | a melhor, quando existe |
| Expansão medida | comparar fotos separadas por anos | cerca de 10.000 anos | boa, mas dá idade alta demais |
| Temperatura em raios X | medir o gás aquecido pelo choque | cerca de 100.000 anos | baixa |
Passados uns 100 mil anos, nenhum dos três funciona: o resto desacelerou tanto, e se diluiu tanto, que se mistura ao gás comum entre as estrelas e deixa de ser um objeto separado. A nuvem não some — ela vira matéria-prima da próxima geração de estrelas, caminho descrito em O que é uma nebulosa? Tipos, como se formam e como ver.
