Quilonova é o clarão que aparece quando duas estrelas de nêutrons colidem e se fundem. A luz dele não vem do choque em si: vem do calor liberado pelo decaimento radioativo dos elementos pesadíssimos que acabaram de ser fabricados nos destroços — ouro e platina entre eles. Em 17 de agosto de 2017, a humanidade viu uma quilonova pela primeira vez, e o episódio virou o evento mais bem documentado da astronomia moderna.
A palavra mistura o prefixo quilo, de mil, com nova. Faz sentido onde ela foi parar na escala de brilho: uma quilonova é muito mais brilhante que uma nova comum (a explosão na superfície de uma estrela anã branca que rouba gás da vizinha), e bem mais apagada que uma supernova, a morte explosiva de uma estrela grande. Ficou no meio, e ganhou nome próprio.
O que são estrelas de nêutrons, em uma frase
Uma estrela de nêutrons é o caroço que sobra quando uma estrela nascida com 8 a 30 vezes a massa do Sol explode como supernova. O núcleo desaba sobre si mesmo até os prótons e elétrons se fundirem em nêutrons, e a compressão para só aí.
O resultado é absurdo e vale a conta: cerca de 1,5 vez a massa do Sol — o equivalente a meio milhão de Terras — espremidas numa bola de 20 km de diâmetro. Vinte quilômetros é a distância do centro de São Paulo a Guarulhos. Uma colher de chá desse material pesaria bilhões de toneladas. Contamos como esses objetos se formam em O que sobra quando uma estrela morre?, e o que eles fazem girando em O que é um pulsar? O farol que virou GPS da galáxia.
Quando duas delas nascem em órbita uma da outra, o par vai perdendo energia — na forma de ondas gravitacionais, ondulações no próprio espaço — e as duas se aproximam ao longo de centenas de milhões de anos. No fim, as últimas voltas acontecem em segundos.
O dia em que a Terra viu uma
Em 17 de agosto de 2017, os detectores LIGO, nos Estados Unidos, registraram ondas gravitacionais vindas de uma fusão de objetos compactos. 1,7 segundo depois, o telescópio espacial Fermi, da NASA, captou um pulso de raios gama vindo do mesmo pedaço de céu.
Esse intervalo de 1,7 segundo é um dos números mais importantes da física do século. Ele mostra que a onda gravitacional e a luz percorreram 130 milhões de anos-luz e chegaram quase juntas — ou seja, a gravidade viaja à velocidade da luz, com uma precisão que nenhum experimento de laboratório chegaria perto de alcançar.
O evento ganhou o nome GW170817 (de gravitational wave mais a data) e foi localizado na galáxia NGC 4993, na constelação da Hidra, a cerca de 130 milhões de anos-luz daqui. Se a ideia de ano-luz ainda embola, vale O que é um ano-luz? A medida do universo com exemplos simples.
| Item | Valor |
|---|---|
| Data | 17 de agosto de 2017 |
| Nome do evento | GW170817 |
| Atraso entre onda gravitacional e raios gama | 1,7 segundo |
| Galáxia | NGC 4993, na constelação da Hidra |
| Distância | cerca de 130 milhões de anos-luz |
| Massa de cada estrela | entre 10% e 60% maior que a do Sol |
| Tamanho de cada uma | nenhuma maior que a cidade de Washington |
| Telescópios envolvidos | dezenas, em terra e no espaço |
Por que isso foi um marco, e não só mais uma descoberta
Até 2017, a astronomia tinha dois sentidos que nunca tinham funcionado juntos. Luz (incluindo raios gama, raios X, infravermelho e rádio) é o sentido antigo: tudo o que sabíamos do universo chegou aqui assim. Onda gravitacional é o sentido novo, detectado pela primeira vez em 2015, e é o assunto de O que são ondas gravitacionais?.
Em 17 de agosto de 2017 os dois apontaram para o mesmo lugar, no mesmo instante. É como ver o relâmpago e ouvir o trovão, depois de uma vida inteira só enxergando o clarão, sem nunca escutar o estrondo. Paul Hertz, então diretor da divisão de astrofísica da NASA, disse exatamente isso: "Agora, pela primeira vez, vimos luz e ondas gravitacionais produzidas pelo mesmo evento". David Reitze, diretor-executivo do laboratório LIGO, foi mais curto: "Esta é aquela que todos nós estávamos esperando".
O nome disso é astronomia multimensageira: usar mais de um tipo de sinal para estudar o mesmo acontecimento. E ela não para nos dois: a próxima fronteira é juntar também neutrinos, partículas fantasmas que atravessam planetas inteiros.
O que a corrida de telescópios encontrou
Assim que o alerta saiu, dezenas de telescópios se viraram para aquele ponto do céu. Participaram o Fermi, o Swift, o Hubble, o Chandra e o Spitzer, da NASA, o INTEGRAL, da Agência Espacial Europeia, o detector Virgo, perto de Pisa, na Itália, o levantamento Pan-STARRS e observatórios terrestres de vários países.
Cada um trouxe uma peça:
- O Swift viu luz ultravioleta onde ninguém esperava. S. Bradley Cenko, do Goddard, admitiu sem rodeios: "Não esperávamos que uma quilonova produzisse emissão ultravioleta brilhante".
- O Chandra detectou raios X e mostrou que fusões de estrelas de nêutrons disparam jatos de matéria a quase a velocidade da luz, segundo Eleonora Troja, que liderou uma das equipes.
- O Hubble pegou o espectro e amarrou o objeto à fonte das ondas gravitacionais, nas palavras de Andrew Levan, da Universidade de Warwick, "além de qualquer dúvida razoável".
- O Spitzer chegou por último, seis semanas depois, e mesmo assim registrou um brilho fraco em infravermelho.
Esse foi também o surto de raios gama curto mais próximo já observado com distância conhecida: menos de um décimo da distância de qualquer outro. E resolveu uma pergunta antiga — de onde vêm os surtos de raios gama curtos. A resposta: de fusões como essa.
O ouro, e a honestidade sobre o que ainda não se sabe
A parte que viraliza é a do ouro, e ela precisa de cuidado. O ambiente de uma quilonova é riquíssimo em nêutrons, e é exatamente isso que permite montar núcleos mais pesados que o ferro, que as estrelas normais não conseguem fabricar. A NASA afirma que colisões de estrelas de nêutrons podem ser a fonte dominante dos elementos mais pesados do universo, platina e ouro entre eles.
Mas quanto de ouro saiu dali era, e em boa medida continua sendo, conta em aberto. Em 2017, Mansi Kasliwal, do Caltech, que liderava o programa de observação do Spitzer, disse que o telescópio "terá a palavra final sobre quanto ouro foi forjado". Ou seja: na época do anúncio, o número não existia. Quando você vir por aí "a colisão produziu X vezes a massa da Terra em ouro", trate como estimativa de modelo, não como medida. Esse caminho todo, do Big Bang ao anel na joalheria, está em De onde vem o ouro? A resposta começa nas estrelas.
O clarão acabou, mas o evento não
Uma quilonova apaga em dias. A de 2017 foi diferente no raio X: o Chandra acompanha o local desde 2017, e o brilho teve uma história longa. No começo, quase não havia raios X, provavelmente porque o jato não apontava para nós. Depois eles aumentaram, e caíram no início de 2018, à medida que o jato desacelerava e se abria. Desde o fim de 2020, a emissão ficou quase constante — o que pode significar que os destroços da quilonova estão batendo no gás ao redor, ou que há matéria caindo num buraco negro recém-formado. Em dezembro de 2022 o Chandra ainda detectava uma fonte ali.
Vale guardar essa imagem: a colisão aconteceu há 130 milhões de anos, quando a Terra tinha dinossauros. A luz chegou em 2017. E o rastro continua acendendo instrumento até hoje.
