Ondas de rádio, mais longas e menos energéticas que a luz visível, dão aos astrônomos acesso a algumas das físicas mais obscuras do cosmos.
Se você pedir a um astrônomo para escolher a imagem mais empolgante de toda a astronomia, muitos de nós apontarão para um familiar anel laranja. À primeira vista, pode não parecer muito – uma rosquinha fofa brilhante, ligeiramente saliente na parte inferior e, desde o mês passado, listrada com linhas curvas – mas na realidade este círculo despretensioso é o primeiro vislumbre da humanidade de um buraco negro, com as cores escolhido não para imitar o realismo, mas para indicar a intensidade das emissões de rádio.
Capturada em uma imagem tão nítida que era como ler a data em um quarto em Los Angeles enquanto estava em Washington, DC, a imagem revelou um buraco negro 6,5 bilhões de vezes mais massivo do que nosso próprio sol no coração de uma galáxia de 55 milhões de luz -anos de distância. Os pequenos detalhes da imagem revelaram que o buraco negro está girando no sentido horário e consumindo o equivalente a centenas de massas terrestres todos os anos. Mesmo as linhas recém-cortadas representam assinaturas reveladoras de um forte campo magnético.
Esta imagem sem precedentes de um dos objetos mais misteriosos de toda a física é a última de uma longa linha de descobertas possibilitadas pela radioastronomia. A ciência contida na famosa imagem pode ser alucinante, mas a ciência que tornou isso possível é impressionante por si só, permitindo aos pesquisadores trabalhando em conjunto em todo o planeta uma forma inteiramente nova de estudar o cosmos.
O regime de rádio fica em um extremo do espectro eletromagnético, onde as ondas de luz têm baixa energia. As primeiras ondas de rádio detectadas, produzidas pela aceleração de partículas carregadas, foram geradas artificialmente no final do século XIX. Fáceis de fazer, com longos comprimentos de onda que lhes permitiam viajar grandes distâncias sem serem perturbados, as ondas de rádio foram imediatamente vistas como uma excelente ferramenta de comunicação. No início do século 20, os físicos sabiam que as ondas também podiam ser produzidas por fenômenos naturais, como relâmpagos, mas queriam principalmente evitar essas fontes incômodas de “ruído” para melhorar a clareza, o poder e o alcance da tecnologia de comunicação de rádio.
Karl Jansky estava trabalhando precisamente nesse objetivo quando descobriu o “ruído das estrelas” por acidente em 1931. Como físico e engenheiro da Bell Labs, ele projetou uma enorme antena de 30 metros de largura e 6 metros de altura montada em um conjunto de pneus Modelo T para que pudesse girar e apontar em qualquer direção. Seus colegas apelidaram a engenhoca de “carrossel de Jansky”.
Quando Jansky começou a usar a antena, percebeu um chiado fraco, mas constante, em seus dados. Aproveitando a capacidade de manobra do carrossel, ele rastreou a fonte e, eventualmente, localizou sua localização. A antena não estava captando tempestades próximas ou fontes dispersas de radiação ligada à Terra – estava detectando energia proveniente do centro da Via Láctea.
A descoberta de Jansky foi recebida com grande curiosidade pela comunidade astronômica. Em meio à Grande Depressão, os observatórios não estavam dispostos a aplicar seus fundos limitados em novas tecnologias especulativas. Mas um jovem cientista e engenheiro chamado Grote Reber achou a descoberta de Jansky fascinante e jurou dedicar sua carreira ao estudo de sinais de rádio do espaço. Depois de ser recusado para um emprego no Bell Labs, ele decidiu construir seu próprio radiotelescópio em seu quintal em Illinois: uma antena parabólica de 9 metros com um receptor de rádio montado diretamente acima dela.
Seus esforços foram extremamente bem-sucedidos, reproduzindo as observações de Jansky e, em seguida, criando o primeiro mapa de rádio do céu. Ele encontrou pontos de emissão de rádio brilhante que mais tarde seriam identificados como galáxias distantes e os detritos deixados para trás por supernovas recentes. Em 1940, Reber estava publicando no The Astrophysical Journal, e seu trabalho semeou um interesse mais amplo em observações de rádio entre a comunidade astronômica.
A observação desses comprimentos de onda mais longos deu aos astrônomos uma janela inteiramente nova para o universo, permitindo-lhes detectar a emissão de rádio produzida pelo brilho de fontes de calor distantes e fracas e física exótica capaz de acelerar partículas carregadas de maneiras extremas e inesperadas. Os radiotelescópios foram os primeiros a detectar os remanescentes compactos girando rapidamente de estrelas massivas mortas conhecidas como pulsares, o fundo cósmico de microondas (luz com as impressões digitais do próprio Big Bang) e os primeiros sinais de buracos negros supermassivos no centro de galáxias nosso próprio – a fonte suspeita da descoberta original de Jansky. Esses fenômenos são simplesmente invisíveis se você olhar apenas para a luz visível.
A ciência da radioastronomia é empolgante, mas os telescópios parecem decididamente estranhos para qualquer pessoa acostumada com os brilhantes telescópios espelhados que eles observaram. No entanto, nos longos comprimentos de onda da luz de rádio, os pratos dos radiotelescópios também são brilhantes, refletindo as ondas de rádio do céu até um receptor, assim como a luz visível reflete no espelho de um telescópio e em uma ocular. Os radiotelescópios também seguem os mesmos princípios fundamentais dos telescópios de luz visível: os mais eficazes devem ir para algum lugar escuro (para eliminar fontes de luz concorrentes) e, quanto maiores, melhor.
Enquanto uma grande área de telescópio nos permite coletar mais luz e observar objetos mais fracos (pense em suas pupilas dilatando em uma sala escura), um grande diâmetro de telescópio nos ajuda a tirar fotos mais nítidas (pense nas enormes lentes telefoto usadas por fotógrafos de esportes para capturar ações nítidas fotos das laterais do estádio). Essa nitidez costuma ser um objetivo fundamental na astronomia, pois nos permite localizar estrelas individuais em galáxias distantes ou mapear a forma precisa de uma nebulosa, e os longos comprimentos de onda da radioastronomia oferecem uma maneira diferente de construir grandes telescópios. Os radiotelescópios podem atingir diâmetros efetivos incrivelmente grandes graças a uma técnica conhecida como interferometria, que combina dados de uma série de pratos individuais menores, permitindo que funcionem como um telescópio gigante que produz uma única imagem nítida. A ciência da interferometria é assustadora, mas produz resultados incríveis: foi essa mesma técnica que permitiu ao Event Horizon Telescope fundir oito observatórios de rádio de todo o mundo em um único telescópio do tamanho de um planeta e capturar sua famosa imagem de um buraco negro.
Tão “grande” é claramente possível para radiotelescópios. Que tal “escuro”? Isso representa um desafio muito maior. Ironicamente, o objetivo original de Jansky – filtrar as fontes naturais de ondas de rádio e abrir caminho para a tecnologia de comunicação – agora é revertido para os radioastrônomos que tentam estudar o universo na era da eletrônica moderna. Se seus olhos pudessem ver na luz do rádio, a sala ao seu redor se tornaria um emaranhado ofuscante de sinais de rádio: uma nuvem de redes Wi-Fi, rajadas esporádicas de luz de telefones celulares próximos, até mesmo piscadas dos minúsculos relâmpagos gerados por velas de ignição nos carros que passam.
Uma maneira de evitar que esse caos avance de dados cósmicos é limitar os sinais de rádio artificiais próximos, como faz o Green Bank Observatory em West Virginia. Essa instalação fica bem no fundo da National Radio Quiet Zone, que restringe a tecnologia para minimizar o ruído do rádio: Wi-Fi, telefones celulares e microondas são proibidos e todos os veículos funcionam com motores a diesel. (Mesmo assim, os pesquisadores aqui uma vez perderam tempo observando o ruído de, de todas as coisas, esquilos voadores, depois que um estudo de conservação nas proximidades ajustou os roedores com colares de GPS para estudar seus hábitos de migração.) Os observatórios individuais que compõem o Event Horizon Telescope estar espalhados por todo o mundo, mas cada local – do Pólo Sul ao Deserto do Atacama à montanha mais alta do Havaí – é decididamente remoto, o mais isolado possível do barulho cada vez mais invasivo da humanidade.
Por mais frustrante que seja o fato de a nova tecnologia poder aumentar a proliferação do ruído do rádio, também levanta uma possibilidade tentadora: será que algum dia poderemos observar ondas de rádio artificiais que não são de nossa autoria?
A radioastronomia há muito é considerada uma ótima maneira de pesquisar sinais de outros mundos. Na verdade, o primeiro experimento de radioastronomia pode ser rastreado antes de Jansky até agosto de 1924, quando Marte fez sua passagem mais próxima da Terra em quase um século. Astrônomos nos Estados Unidos anunciaram um “Dia Nacional do Silêncio no Rádio”, encorajando as pessoas a pararem de usar rádios em intervalos regulares na esperança de que um sinal de marcianos vizinhos pudesse passar. O Observatório Naval dos Estados Unidos até enviou um receptor de rádio em um dirigível para captar uma mensagem marciana em potencial, com um criptógrafo à mão para o caso de serem necessárias traduções.
Hoje, a busca por inteligência extraterrestre, ou SETI, é um esforço científico sério. Liderados por cientistas renomados como Frank Drake e Jill Tarter, e usando instalações duramente conquistadas como o Allen Telescope Array na Califórnia, os pesquisadores do SETI abraçam as emocionantes possibilidades de descoberta oferecidas pelo regime de rádio. Afinal, as mesmas ondas de rádio usadas para comunicação de longa distância aqui na Terra também viajam para fora, transmitindo sinais reveladores de nossa capacidade tecnológica para o cosmos. É inteiramente possível que civilizações distantes possam estar enviando sinais semelhantes, ou mesmo tentando transmitir mensagens de propósito, uma vez que estarão lidando com o mesmo espectro eletromagnético que nós.
Claramente, a radioastronomia nos oferece possibilidades imensas: a capacidade de ver o que não pode ser visto em um buraco negro distante, de desvendar uma nova física empolgante e, potencialmente, até de encontrar nossa primeira evidência de inteligência extraterrestre. Por mais engraçado que pareçam para os não iniciados, os radiotelescópios são uma ferramenta inestimável da astronomia e que continuará a revelar novas partes do universo para explorarmos.
Publicado em 15/04/2021 03h06
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