Acredita-se que a Via Láctea abrigue dezenas de milhões de remanescentes estelares mortos - talvez centenas de milhões.
Mesmo assim, menos de 4.000 já foram confirmados. A maior parte pertence ao grupo que gira rapidamente, cujos feixes de rádio varrem o céu e, por acaso, passam pela Terra. Os demais continuam invisíveis.
Um novo estudo aponta um caminho para encontrá-los usando a gravidade como ferramenta de detecção - e recorrendo a um telescópio concebido originalmente para outras tarefas.
Cadáveres estelares escondidos
A investigação foi liderada por Zofia Kaczmarek, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha. O trabalho projeta que essa população ausente pode, enfim, tornar-se observável.
A previsão depende de um observatório da NASA ainda não lançado.
Estrelas de neutrões são os núcleos esmagados que restam quando estrelas massivas entram em colapso.
Cada uma concentra mais massa do que o Sol numa esfera do tamanho de uma cidade, o que as coloca entre os objetos mais densos da natureza.
A maioria desses objetos ainda não confirmados não emite pulsos de rádio, nem brilho em raios X, nem qualquer sinal fácil de capturar com um telescópio. Elas atravessam a galáxia sem anúncio algum.
“Na maioria, as estrelas de neutrões são relativamente fracas e estão por conta própria. É incrivelmente difícil detetá-las sem algum tipo de ajuda”, disse Kaczmarek.
Luz de estrela que se curva
O truque baseia-se na microlente gravitacional, um efeito subtil previsto pela primeira vez por Einstein.
Quando um objeto massivo passa à frente de uma estrela distante, a sua gravidade deforma o espaço-tempo e desvia a luz da estrela de fundo ao redor dele.
Do ponto de vista de um telescópio, a estrela distante parece ficar temporariamente mais brilhante e ligeiramente deslocada.
Muitos instrumentos conseguem registar o aumento de brilho, mas bem menos conseguem medir a minúscula oscilação de posição que o acompanha.
A mesma estratégia levou à primeira confirmação de um buraco negro isolado, em 2022, num artigo que estimou a massa de um objeto compacto que, de outro modo, seria invisível.
Até então, não existia uma forma de confirmar o que, de facto, eram essas “lentes” escuras.
Pesando objetos escuros
Como as estrelas de neutrões são muito massivas, elas desviam a luz mais do que objetos leves. A amplitude da oscilação de posição cresce com a massa.
Mais massa resulta numa oscilação maior. Ao medir essa oscilação, torna-se possível “pesar” o objeto invisível - um detalhe de força invulgar.
Até agora, os astrónomos só conseguiram medir massas de estrelas de neutrões em sistemas binários, nos quais um companheiro em órbita fornece um referencial. Estrelas de neutrões solitárias, vagando pelo espaço, nunca tiveram as suas massas determinadas.
“O mais fixe de usar microlente é que dá para obter medições diretas de massa”, disse Peter McGill, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL).
A técnica abre uma janela para estrelas de neutrões isoladas que nenhum outro método consegue alcançar.
O talento escondido do Roman
É aqui que entra o Telescópio Espacial Roman. O principal observatório da NASA foi construído, sobretudo, para procurar exoplanetas e mapear a energia escura.
A sua precisão torna-o particularmente competente para detetar as pequenas oscilações de posição que denunciam a passagem de uma massa escura.
O Roman consegue medir, com rara exatidão, tanto o aumento de brilho como a oscilação da estrela sob lente.
A principal campanha de microlente da missão, o Levantamento do Bojo Galáctico em Domínio Temporal, irá acompanhar milhões de estrelas perto do centro da galáxia em intervalos de 12 minutos.
Essa cadência foi pensada para encontrar planetas, mas funciona igualmente bem para apanhar estrelas de neutrões à deriva.
A isolar candidatas a estrelas de neutrões
A parte realmente nova da análise veio do que as simulações mostraram. Até este estudo, ninguém tinha um modo limpo de separar estrelas de neutrões isoladas do conjunto mais amplo de eventos de microlente.
Quando a equipa organizou eventos simulados por duração e tamanho da oscilação, as estrelas de neutrões concentraram-se num “ramo” característico, nitidamente separado do restante.
Esse padrão só aparece quando ambos os sinais são medidos em conjunto. É uma assinatura à vista.
Dentro desse ramo estão estrelas de neutrões de alta velocidade, com probabilidade especialmente grande de produzir um sinal de lenteamento claro.
Selecionar esse ramo deverá gerar uma amostra de alta pureza de candidatas a estrelas de neutrões isoladas.
Impulsos de supernovas
Estrelas de neutrões não nascem de forma suave. A explosão de supernova que as cria nunca é perfeitamente simétrica. A assimetria empurra a recém-formada estrela de neutrões de lado - com força e rapidez.
Esses “impulsos natais” podem lançar uma estrela a centenas de quilómetros por segundo. Há muito tempo os astrónomos suspeitam que os impulsos médios fiquem entre cerca de 97 e 483 quilómetros por segundo.
O catálogo do Roman pode comprovar isso. As simulações da equipa indicam que o ramo muda de aspeto conforme a intensidade desses impulsos.
Medir a dispersão das estrelas de neutrões detetadas permitiria testar modelos concorrentes de supernovas com base em dados.
O que o Roman pode revelar
A previsão é objetiva. Assim que o Roman começar o levantamento, a equipa espera identificar cerca de 100 estrelas de neutrões isoladas.
As variações de brilho e a oscilação de posição seriam ambas mensuráveis, permitindo calcular as suas massas a partir dos dados de lenteamento.
Isso seria inédito. Nenhuma estrela de neutrões isolada teve a massa medida até hoje, e mesmo um único caso já permitiria aos astrónomos testar onde realmente fica o limite entre estrelas de neutrões e buracos negros.
As simulações também mostram que as observações de menor cadência para “preencher lacunas” no levantamento são cruciais.
Ignorá-las reduziria o número de eventos detetáveis em cerca de 38%. O Roman está previsto para ser lançado no fim de 2026.
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