Quando se trata dos desafios impostos pelas viagens interestelares, não há respostas fáceis. As distâncias são imensas, a quantidade de energia necessária para fazer a jornada é tremenda, e as escalas de tempo envolvidas são (sem trocadilhos!) Astronômicas.
Mas e se houvesse uma maneira de viajar entre estrelas usando navios que tiram proveito dos fenômenos naturais para atingir velocidades relativísticas (uma fração da velocidade da luz).
Os cientistas já identificaram situações em que objetos em nosso Universo são capazes de fazer isso – incluindo estrelas de hipervelocidade e meteoros acelerados por explosões de supernovas.
Investigando isso ainda mais, os professores de Harvard, Manasvi Lingam e Abraham Loeb, recentemente exploraram como as naves interestelares poderiam aproveitar as ondas produzidas por uma explosão de supernova da mesma maneira que navios a vela aproveitam o vento.
O estudo que detalha sua pesquisa, Propulsão de naves espaciais a velocidades relativísticas usando fontes astrofísicas naturais, apareceu recentemente on-line e também foi objeto de um artigo da Scientific American. Como explicam em seu estudo, é possível que uma civilização suficientemente avançada possa usar as explosões de energia liberadas pelas supernovas para acelerar a espaçonave a velocidades relativísticas.
Essas naves seriam capazes de aproveitar a força explosiva usando uma vela leve (também conhecida como vela solar) ou uma vela magnética – dois conceitos de propulsão que foram explorados longamente por astrofísicos.
Esses conceitos dependem da radiação eletromagnética gerada pelo Sol para criar pressão contra uma vela altamente refletora, gerando propulsão de uma maneira que não requer motores ou propulsores.
Como o propulsor é um dos contribuintes mais significativos para a massa geral de uma espaçonave, os conceitos de vela leve / vela magnética têm o benefício de serem muito mais leves que as espaçonaves convencionais – e, portanto, muito mais baratos para serem lançados no espaço.
Outra possibilidade é contar com energia direcionada (lasers) para acelerar esse tipo de espaçonave, permitindo atingir velocidades muito mais altas do que seria possível apenas com a radiação solar.
Loeb, que além de professor de ciências Frank D. Baird Jr. na Universidade de Harvard, também é presidente do Comitê Consultivo da Breakthrough Starshot. Como parte da organização sem fins lucrativos, Breakthrough Initiatives, a Starshot está atualmente trabalhando para a criação de uma vela leve que seria acelerada pelos lasers a uma velocidade de 20% a velocidade da luz – permitindo que ele viajasse para Alpha Centauri em apenas 20 anos.
Como Loeb disse ao Universe Today por e-mail, foi ao contemplar como uma espaçonave poderia ser acelerada naturalmente que lhe ocorreu a idéia de usar a supernova:
“Em dezembro de 2019, minha esposa e duas filhas estavam viajando e eu tive o luxo de ficar em casa sozinha por uma semana e pensar em ciência. Ao tomar um banho, pensei em como o Sol não é eficaz no lançamento de velas para segui esse pensamento com cálculos detalhados sobre supernovas, que são bilhões de vezes mais brilhantes que o Sol por uma semana e percebi que velas de luz com parâmetros existentes podem atingir a velocidade da luz se forem estrategicamente colocado antes do tempo em torno da estrela massiva que está prestes a explodir “.
Originalmente, Loeb explicou essa idéia em um artigo publicado na Scientific American em 6 de fevereiro de 2020, intitulado Surfing a Supernova. O artigo original também está disponível no site do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Como ele argumentou lá, uma supernova seria capaz de acelerar uma vela leve que pesa “menos de meio grama por metro quadrado em velocidade relativística”, mesmo que estivesse a milhões de quilômetros de distância.
Simplificando, a energia e o brilho gerados por uma supernova são equivalentes ao que um bilhão de sóis produziria em um mês médio. Enquanto o vento solar seria capaz de empurrar uma vela leve até um milésimo da velocidade da luz (0,01% ou 0,001 da velocidade da luz (c)), uma supernova poderia facilmente acelerar uma vela para um décimo da velocidade da luz (0,1 c).
“Meu colaborador, Manasvi Lingam, viu meu comentário e sugeriu que escrevêssemos um artigo científico completo sobre o assunto, explorando a viabilidade de lançar velas de luz à velocidade da luz em torno de outras fontes brilhantes, como buracos negros ou pulsares. “, disse Loeb.
“Compartilhei minhas anotações com ele e elas semearam nosso trabalho colaborativo”.
Para testar essa hipótese, Lingam e Loeb considerando como uma vela leve poderia ser acelerada pela explosão de vários objetos astrofísicos. Isso incluiu estrelas massivas, microquasares, supernovas, nebulosas de vento pulsar e núcleos galácticos ativos.
Como Lingam, que foi o principal autor do artigo resultante, explicou ao Universe Today por e-mail:
“Desenvolvemos modelos matemáticos para determinar a velocidade máxima atingível por velas leves e elétricas. As velocidades máximas variavam dependendo do sistema de propulsão utilizado e dos objetos astrofísicos em consideração”.
Finalmente, o caminho de aceleração da vela deve ser cuidadosamente selecionado com antecedência, para evitar obstáculos e minimizar o risco de colisão com objetos grandes (como asteróides).
Por fim, a vela em si deve ter algum tipo de blindagem ou configuração que a proteja de gases e partículas sólidas no espaço interestelar. Dado que a vela estará viajando a uma velocidade incrivelmente alta, mesmo as menores partículas representam um risco extremo de colisão.
Como Lingam explicou, seus resultados mostram que esses desafios são superáveis:
“Existem muitos desafios, como a estabilização das velas, a manutenção de alta refletância e a prevenção do aquecimento, além de evitar danos ao viajar no ambiente de origem e no meio interestelar. A maioria desses problemas pode ser superada, pelo menos em princípio, pela utilização de velas elétricas. em vez de velas leves. Como alternativa, se alguém decidir ficar com velas leves, precisará dobrar a vela durante algumas etapas da viagem, escolher uma arquitetura de vela incomum e confiar em estruturas nanofotônicas para melhorar a estabilidade “.
Em suma, seus resultados mostram que uma espécie suficientemente avançada seria capaz de posicionar velas leves / magnéticas em torno de estrelas moribundas para que pudessem ser aceleradas quando a estrela explodir. Essas velas poderiam servir como embarcações mensageiras, demonstrando a existência de civilizações avançadas, viajando para sistemas estelares habitados.
A esse respeito, a viabilidade desse conceito interestelar pode ter implicações na busca contínua por inteligência extraterrestre (SETI). Como Loeb e colegas argumentaram em estudos anteriores, a possibilidade de propulsão com energia direcionada significa que flashes errantes da atividade do laser podem ser interpretados como um sinal de atividade tecnológica (também conhecida como assinatura tecnológica).
“Esse paradigma conceitual ecoa o espírito das esferas de Dyson, as megaestruturas sugeridas por Freeman Dyson para colher a energia de estrelas que provavelmente não explodirão”, disse Loeb.
“Se tivermos sorte de ter muitas civilizações tecnológicas em nossa galáxia, pode haver enxames de velas leves em torno de estrelas massivas, aguardando pacientemente suas explosões”.
“Na busca de assinaturas tecnológicas, nosso trabalho sugere que se possa procurar nas proximidades fontes astrofísicas de alta energia, como supernovas e quasares para sinais de rádio, etc.”, acrescentou Lingam.
“É claro que a probabilidade de sucesso depende inteiramente da existência de tais espécies de tecnologias avançadas – essa é uma pergunta à qual ainda não temos resposta”.
Por enquanto, parece que aquela coisa agravante conhecida como Paradoxo Fermi vai durar um pouco mais. Porém, com mais coisas a procurar e com os telescópios da próxima geração entrando em breve, estamos bem equipados para encontrar evidências de inteligência extraterrestre (se houver alguma).
Quem sabe? Talvez nosso Sistema Solar já tenha sido visitado por velas interestelares montadas em supernova! Lembra-se desse visitante interestelar?
Publicado em 05/03/2020 05h40
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