Explosões de anãs negras em supernovas podem marcar o fim do universo

Pelo site Canaltech

O “derradeiro destino do universo”, como é chamado o fim do nosso cosmos, é um tema da cosmologia física, e existem muitas hipóteses sobre como e quando isso vai acontecer. Embora seja algo que deve demorar alguns bilhões - ou trilhões - de anos, é altamente provável que o fim aconteça, e as respostas vão depender da quantidade de energia existente no universo. Mas pode ser que tudo acabe lentamente, de acordo com o físico teórico Matt Caplan.

Segundo ele, a maioria das estrelas desaparecerá lentamente à medida que suas temperaturas chegarem a zero. “Será um lugar um pouco triste, solitário e frio”, disse o físico, acrescentando que não haverá ninguém para testemunhar o fim da existência do cosmos.

A maioria cogita que tudo ficará escuro quando o universo chegar ao fim, e que o universo estará repleto de buracos negros e estrelas atingindo o fim de seus ciclos de fusão nuclear. No entanto, Caplan imaginou algo diferente após calcular como algumas dessas estrelas mortas podem mudar ao longo das eras. Seu novo trabalho aponta que muitas anãs brancas ainda poderão explodir em supernovas em um futuro distante, muito depois de tudo o mais no universo ter morrido.

Dependendo do tamanho das estrelas, suas jornadas evolutivas podem ser bem diferente. Estrelas muito maiores que o Sol, por exemplo, acabam explodindo em supernovas depois que seus materiais nucleares se fundirem em ferro - e o ferro não pode ser fundido no interior das estrelas. Quando ele é o único elemento a ser queimado, acaba causando o colapso da estrela, criando uma supernova.

Uma linha do tempo de acordo com a hipótese do Big Rip, que diz que se a expansão do universo atingir uma velocidade acima do nível crítico, causará o deslocamento de todos os tipos de matéria, as galáxias se isolariam, e os próprios átomos se desintegrariam (Imagem: Jeremy Teaford/Vanderbilt)

Já estrelas menores têm um destino diferente. O próprio Sol, por exemplo, se tornará uma gigante vermelha, quando ficará muito instável e perderá rapidamente todas as suas camadas externas. Essas camadas vão expandir-se pelo espaço e se transformar em uma nebulosa planetária - por sinal, um dos objetos mais bonitos que existem. Em 100 mil anos o Sol passará para uma “anã branca” e, quando se esgotar seus principais combustíveis nucleares - o hidrogênio e o hélio - não poderá mais produzir energia, pois não possui densidade o suficiente para produzir outros elementos, como o ferro.

Nesse ponto, os astrônomos dizem que a estrela esfria até se tornar uma “anã negra”, um objeto escuro, invisível. E pode ser que no fim do universo, só restem esses objetos mortos. Entretanto, Caplan afirma que este não é o último suspiro das estrelas menores. Como as anãs brancas de hoje, as anãs negras serão feitas basicamente de elementos leves como carbono e oxigênio e terão o tamanho da Terra, mas ainda terão quase a mesma massa do Sol. Ou seja, serão muito densas. Por isso, algo ainda pode acontecer com elas.

As estrelas brilham por causa da fusão termonuclear e, de acordo com o Caplan, as reações de fusão ainda podem acontecer mesmo em anãs brancas, devido ao tunelamento quântico. “A fusão acontece, mesmo em temperatura zero, apenas levará muito tempo”, conclui o físico. Ele afirma que essa é a chave para transformar anãs negras em ferro e acionar uma supernova.

De acordo com os cálculos do teórico, essas reações nucleares de anãs negras começarão acontecer daqui a muito, muito tempo - você teria que dizer a palavra “trilhão” quase uma centena de vezes. Se você escrevesse essa estimativa de tempo, o número ocuparia quase uma página. “É assustadoramente distante no futuro”, concluiu.

A imagem da nebulosa planetária Helix, na Constelação de Aquarius, sugere como poderão ser as camadas externas do Sol quando se transformarem em um objeto como esse (Imagem: NASA/NOAO/ESA/the Hubble Helix Nebula Team/M. Meixner/T.A. Rector)

Bem, isso não acontecerá com todas as anãs negras, apenas as mais massivas, com cerca de 1,2 a 1,4 vezes a massa do Sol, o que significa que até 1% de todas as estrelas existentes hoje terão esse destino. Parece pouco, mas são cerca de um bilhão de trilhões de estrelas. As demais continuarão sendo anãs negras. O cálculo do físico também sugere que o Sol não explodirá em uma supernova, nem mesmo após se tornar uma anã negra.

Todo esse processo de explosão de anãs negras também acontecerá entre grandes intervalos. As mais massivas explodirão primeiro, seguidas pelas menos massivas, até que não haja mais estrelas para explodir. A última anã negra explodirá muitíssimo tempo após a primeira - muito tempo mesmo, imagine o número 10 elevado a 32 mil, e transforme esse número em anos.

Só aí, podemos dizer que o universo estará realmente silencioso, sem nenhuma atividade acontecendo, sem nenhuma energia restante. “É difícil imaginar algo vindo depois disso”, afirma Caplan. “As galáxias terão se dispersado, os buracos negros terão evaporado e a expansão do universo terá puxado todos os objetos restantes para tão longe que nenhum jamais verá qualquer um dos outros explodir”, declara o físico, dizendo que não seria nem mesmo fisicamente possível a luz viajar tão longe.

É certo que uma supernova de anã negra é algo ficará apenas na nossa imaginação, mesmo que seja comprovado a possibilidade de que elas aconteçam algum dia. Entretanto, talvez os cientistas possam criar uma simulação por computador, com base da física que conhecemos atualmente. “Se não podemos vê-las no céu, pelo menos podemos vê-las em um computador”, cogitou Caplan. Seu estudo foi aceito para publicação no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.