A Descoberta dos Pulsares

Overvisão

A descoberta dos pulsares em 1967 pode ser considerada quase acidental. Os pulsares foram descobertos por Jocelyn Bell Burnell (1934-), então uma estudante de pós-graduação da Universidade de Cambridge que estava usando o radiotelescópio de seu conselheiro para procurar quasares. A sua descoberta teve um impacto considerável, tanto para astrônomos em geral como para mulheres cientistas em particular. Desde sua descoberta, os pulsares têm sido reconhecidos pelos astrônomos como cruciais para entender a natureza das estrelas, especialmente estrelas exóticas como os buracos negros. Para as mulheres cientistas, a descoberta de Bell Burnell era para ser uma inspiração. Raramente uma mulher cientista ganhou tanta fama por uma descoberta científica. E embora ela não tenha compartilhado o Prêmio Nobel de Física dado ao seu conselheiro pela descoberta dos pulsares, desde então ela veio a ser reconhecida por algo talvez mais significativo: por ajudar a preparar o caminho para as mulheres em todos os campos da ciência.

Background

A descoberta dos pulsares tem como pano de fundo toda a radioastronomia, e a descoberta dosquasares em particular. Isto porque o uso de radiotelescópios para a busca de quasares levou à descoberta de pulsares. A história da radioastronomia e o desenvolvimento dos radiotelescópios é importante para a descoberta de quasares e pulsares.

Radio telescópios recebem ondas de rádio, não de luz. Portanto eles não são como os radiotelescópios ópticos que normalmente associamos à astronomia. Os radiotelescópios não têm lentes e não têm a forma de tubos. Em vez disso, os radiotelescópios consistem tipicamente em antenas de radar, ou em conjuntos muito grandes de fios suspensos acima do solo. Estes “telescópios” recebem ondas de rádio do espaço. Ao contrário dos telescópios ópticos, eles podem operar noite e dia, e também durante o tempo nublado. Eles podem amplificar os sinais que recebem para que se tornem mais fortes, e estes sinais podem então ser transformados em sinais de áudio e vídeo que são interpretados por astrônomos. Um problema que os radiotelescópios têm é que muitas vezes captam sinais de rádio feitos pelo homem da Terra. Isto pode causar uma confusão considerável. Tal confusão foi parte da história da descoberta dos pulsares, e será discutida abaixo. Primeiro, porém, devemos considerar a descoberta de quasares.

Quasares foram descobertos em 1960 com um tipo de radiotelescópio chamado interferômetro. O radioastrônomo Thomas Matthews estava usando este telescópio para obter uma posição precisa para um objeto referido como “3C 48”. Anteriormente este objecto tinha sido observado como uma estrela de cor azul. Matthews demonstrou que esta estrela era uma fonte de grandes quantidades de ondas de rádio. Nos anos seguintes, outros objetos emissores de ondas de rádio foram descobertos. Um desses objetos, chamado “3C 273”, foi estudado de perto em 1962. Demonstrou-se ser ao mesmo tempo muito distante e muito brilhante. Tão brilhante, de fato, que os astrônomos estimaram que este único objeto fosse tão brilhante quanto 100 galáxias, o equivalente a um trilhão de estrelas. Outros estudos destes objectos revelaram que todos eles partilhavam os traços de serem extremamente brilhantes, grandes (sendo cada um aproximadamente do tamanho do nosso sistema solar), e irradiando grandes quantidades de energia sob a forma de ondas de rádio. Eles eram chamados de objetos de rádio quase-estelares, ou quasares.

A melhor maneira de detectar quasares era usar uma técnica chamada “cintilação interplanetária”. Ondas de rádio vindo para a Terra a partir de objetos no espaço, como quasares, serão ligeiramente perturbadas pelo vento solar (gás ionizado) que “sopra” do nosso Sol. Enquanto os sinais de rádio do espaço são afetados pelo vento solar, os sinais de rádio da Terra não são. A técnica da “cintilação interplanetária” detecta sinais de rádio do espaço ao procurar a perturbação desses sinais pelo vento solar; essa perturbação é detectada como um cintilar ou “cintilação”. A fim de detectar tais cintilações, foi necessário construir radiotelescópios únicos.

Em julho de 1967, os radioastrônomos da Universidade de Cambridge, na Inglaterra, terminaram de construir tal radiotelescópio. O diretor deste projeto foi Antony Hewish (1924- ). Ele foi auxiliado por Jocelyn Bell Burnell, que era então uma estudante de pós-graduação, e outros voluntários. Este radiotelescópio levou dois anos para ser construído e consistia em 120 milhas (193 km) de cabo suspenso em 128 pares de postes. Todo o telescópio cobria aproximadamente 4,5 acres (4,5 acres) de terra. Como parte do seu trabalho de doutorado, Bell Burnell analisou os gráficos de dados produzidos pelo computador do telescópio. Seu trabalho era simplesmente rever os numerosos gráficos de dados, encontrar cintilações como as produzidas pelos quasares, e depois traçar suas posições nos mapas dos céus. Ela não poderia saber que esta tarefa aparentemente mundana levaria a uma descoberta notável.

Impacto

O trabalho de Jocelyn Bell Burnell com o radiotelescópio foi rotina durante cerca de dois meses, até Agosto de 1967. Em 6 de agosto o radiotelescópio pegou uma fonte de rádio cujos sinais vinham em pulsos. No início Bell Burnell pensou que os pulsos eram apenas “scruff”, pois não pareciam ser os quasares para os quais ela estava procurando. Depois de um tempo ela percebeu que esses pulsos de “scruff” vinham com extrema regularidade. Inicialmente, nem Bell Burnell nem o seu conselheiro Hewish pensaram que tinham descoberto algo de novo. Eles acreditavam que era um sinal de rádio feito pelo homem, talvez refletido de volta ao seu telescópio fora da Lua ou de um satélite, ou mesmo de um edifício próximo. Mas em novembro eles perceberam que este não era o caso, que o seu misterioso sinal veio de fato de um local fora do nosso sistema solar. Surpreendentemente, seus pulsos de ondas de rádio vieram com uma regularidade tão rápida – a cada 1-1/3 segundos – que Bell Burnell e Hewish pensaram que a fonte poderia não ser natural. Como uma piada, eles disseram que o sinal deve vir de “Pequenos Homens Verdes”, e assim eles chamaram a fonte de rádio pulsante de LGM1.

No mês seguinte, dezembro de 1967, Bell Burnell estava analisando dados de uma parte diferente do céu e encontrou outra fonte de rádio pulsante regularmente com um período ligeiramente mais curto de 1-1/5 segundos. E então, durante o feriado de Natal, ela descobriu mais duas fontes pulsantes desse tipo. Assim, em janeiro de 1968, Bell Burnell e Hewish sabiam que tinham descoberto uma nova classe de objetos no espaço. Eles anunciaram sua descoberta em fevereiro de 1968, em um artigo na revista Nature. O anúncio foi sensacional, e logo depois os objetos receberam o nome de pulsares.

Mas que tipo de objetos eram esses pulsares? Alguns meses antes da descoberta de Bell Burnell, o astrônomo Franco Pacini, então na Universidade Cornell em Nova York, publicou um artigo argumentando que uma estrela de nêutrons de rotação rápida, se fosse encontrada, teria um campo magnético muito forte e, portanto, seria uma poderosa fonte de radiação. Em junho de 1968, logo após o anúncio da descoberta dos pulsares, Thomas Gold (1920- ), também da Universidade Cornell, publicou um artigo na Nature no qual identificou os pulsares descobertos por Bell Burnell com as teóricas estrelas de nêutrons rotativos indicadas por Pacini. Assim foi demonstrado que os pulsares eram estrelas de nêutrons de rotação rápida. Eles emitiam ondas de rádio de alta intensidade a partir dos seus pólos magnéticos. Devido à sua rápida rotação, as ondas de rádio dos pulsares são detectadas como “pulsos” muito parecidos com a forma como a luz é vista “pulsando” de uma casa de luz.

Talvez um dos resultados mais interessantes da descoberta dos pulsares tenha sido a controvérsia sobre quem realmente os descobriu. Em 1974, Antony Hewish e Sir Martin Ryle (1918-1984) receberam o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho em radioastronomia. Hewish foi reconhecido pelo seu papel na descoberta dos pulsares. Jocelyn Bell Burnell não compartilhou o prêmio. Ela não era considerada a descobridora de pulsares; na época ela havia sido apenas uma estudante de pós-graduação e o comitê do Prêmio Nobel achava que o prêmio deveria ir para um cientista com um longo e estabelecido registro de pesquisa. Sua exclusão do Prêmio Nobel levou muitos astrônomos ilustres, incluindo Thomas Gold, a reclamar que Bell Burnell era de fato o descobridor de pulsares e, portanto, deveria ter compartilhado o prêmio.

Em tudo isso Bell Burnell não reclamou. Ela disse que “os Prêmios Nobel são baseados em pesquisas de longa data, não em uma observação “flash-in-the-pan” de um estudante de pesquisa”. Ela ganhou muitos outros prêmios, medalhas e honras por sua descoberta dos pulsares e se tornou uma inspiração para as mulheres cientistas. Vivendo na Inglaterra, ela se considera “um modelo, uma porta-voz, uma representante e uma promotora de mulheres na ciência no Reino Unido”. E ela sem dúvida inspirou mulheres cientistas em todo o mundo.

A descoberta dos pulsares tem impactado a ciência e a sociedade de duas maneiras significativas. Primeiro, foi uma descoberta incrível para astrônomos. Ela não só confirmou a existência da estrela de nêutrons teórica, mas também permitiu às cientistas fazer avanços na astrofísica, particularmente em suas teorias de colapso estelar e formação de buracos negros. Além disso, os pulsares são os “relógios” mais regulares do universo. Eles permitiram aos cientistas fazer importantes testes da teoria da relatividade geral de Albert Einstein.

Segundo, a descoberta dos pulsares lança luz sobre o importante papel da mulher na ciência. Talvez mais surpreendente do que o facto de ter sido descoberto um novo tipo de estrela foi que uma mulher o tinha descoberto. Em 1967 havia relativamente poucas mulheres estabelecidas na ciência. Jocelyn Bell Burnell era então e continua a ser um exemplo importante para as mulheres cientistas. Em 1991 ela foi nomeada Professora de Física na Universidade Aberta na Inglaterra. Logo após sua nomeação, o número de professoras de física no Reino Unido dobrou.

p>STEVE RUSKIN

Outra Leitura

Livros

Lyne, A. G. e F. Graham-Smith. Astronomia Pulsar. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

North, John. The Norton History of Astronomy and Cosmology. Nova York: W. W. Norton, 1995, pp. 563-66.

Artigos periódicos

Bell Burnell, Jocelyn. “Little Green Men, White Dwarfs, or What?” Sky & Telescópio (Março 1978): 218-21.

Reed, George. “A Descoberta dos Pulsares”: Foi dado crédito onde era devido?” Astronomia (Dezembro 1983): 24-28.

Woolgar, S.W. “Writing an Intellectual History of Scientific Achievement”: O Uso de Contas de Descoberta”. Estudos Sociais da Ciência 6 (1976): 395- 422.