Em resumo
No espaço, algumas explosões brilham por instantes — e outras podem durar horas. Elas ajudam os cientistas a entender como nascem elementos como o ouro e como se formam os buracos negros. Eventos recentes, porém, mostraram que essas explosões são mais variadas e misteriosas do que se pensava.
Explosões que pareciam testes nucleares
Em regiões distantes do Universo, uma estrela pode colapsar ou dois restos estelares extremamente densos podem colidir. O evento lança jatos de radiação e partículas que viajam quase à velocidade da luz. Se um desses jatos aponta para a Terra, os observatórios espaciais podem captar um clarão de raios gama: uma forma de radiação muito energética, invisível aos nossos olhos, que pode ser o primeiro sinal de uma explosão cósmica violenta. Depois do clarão, a região também brilha em outros comprimentos de onda, dos raios X à luz visível e às ondas de rádio.
A descoberta dessas explosões não começou com um observatório criado para estudar as profundezas do Universo, mas com um programa militar da Guerra Fria. Na década de 1960, os Estados Unidos lançaram os satélites Vela para vigiar a Terra em busca de sinais que pudessem denunciar a detonação de armas nucleares. Em 2 de julho de 1967, dois satélites registraram um sinal estranho. A princípio, ele parecia vir de uma explosão nuclear, mas o padrão da radiação não correspondia ao esperado de um teste realizado na Terra. Além disso, tudo indicava que a fonte estava no espaço.
Ao examinar os dados dos satélites, os cientistas encontraram 16 eventos parecidos, registrados entre julho de 1969 e julho de 1972. No início, as informações foram mantidas em segredo. Os resultados só foram divulgados em 1973, depois que se confirmou que os sinais não indicavam um teste soviético clandestino. Na época, os cientistas ainda não sabiam explicar o fenômeno e o chamaram de explosões de raios gama, ou GRBs, na sigla em inglês.
Ao longo das décadas, diversos observatórios espaciais ajudaram a detectar milhares dessas explosões. Entre eles estão o Compton Gamma Ray Observatory, da NASA, o observatório europeu INTEGRAL e, mais tarde, os observatórios Fermi e Swift, também da NASA. As observações mostraram que os sinais não vinham de explosões terrestres nem de fontes inexistentes: eram fenômenos naturais que ocorriam em objetos muito distantes. Hoje, os observatórios captam, em média, cerca de uma explosão por dia. Muitas outras passam despercebidas porque seus jatos não apontam na nossa direção.
O que torna esses clarões tão poderosos?
A energia de uma explosão não se espalha igualmente em todas as direções. Nos cenários mais comuns, dois jatos estreitos e opostos partem da região próxima a um buraco negro. Eles são formados por matéria extremamente quente e partículas que se deslocam quase à velocidade da luz. Acredita-se que essas partículas incluam elétrons e pósitrons, e talvez prótons, e que campos magnéticos ajudem a orientá-las. Em geral, só conseguimos observar o jato que, por acaso, segue uma trajetória próxima da Terra.
A duração das explosões varia. Durante muito tempo, os cientistas usaram uma divisão simples entre dois tipos: eventos curtos, que duram no máximo 2 segundos, e eventos longos, que podem se estender por dezenas de segundos. Os curtos eram associados sobretudo à fusão de duas estrelas de nêutrons — restos estelares pequenos e muito densos —, enquanto os longos eram relacionados ao colapso de uma estrela gigantesca. Em ambos os casos, pode haver matéria acumulada ao redor do buraco negro recém-formado. Parte dela é puxada para dentro, enquanto outra parte pode ser lançada pelos jatos. A quantidade de matéria disponível e a velocidade com que ela cai influenciam por quanto tempo os jatos permanecem ativos.
Em poucos segundos, uma explosão de raios gama pode liberar tanta energia quanto o Sol produziria ao longo de toda a sua vida. Outra estimativa compara sua energia à de cerca de um milhão de trilhões de trilhões de bombas do tipo lançado sobre Hiroshima. Esses eventos são, portanto, mais intensos do que as supernovas, embora elas próprias estejam entre os fenômenos mais energéticos do cosmos. As enormes distâncias, porém, reduzem a energia que chega até nós: a maioria das explosões observadas vem de galáxias a bilhões de anos-luz de distância.
Se um jato atingisse diretamente um planeta a alguns milhares de anos-luz, poderia causar danos à atmosfera. O físico e astrofísico Brian Thomas, da Washburn University, estudou a possibilidade de um evento desse tipo afetar a Terra. A radiação poderia quebrar moléculas de oxigênio e nitrogênio e favorecer a formação de óxidos de nitrogênio, que destroem o ozônio. Se a camada de ozônio enfraquecesse por cerca de uma década, os seres vivos ficariam mais expostos à radiação ultravioleta. Mas esse cenário é hipotético e a probabilidade de acontecer é extremamente baixa: não é um risco do dia a dia.
Fábricas cósmicas de elementos da Terra
As explosões também podem ajudar a explicar a origem de alguns dos materiais que compõem o mundo ao nosso redor. Por meio das reações em seu interior, as primeiras estrelas produziram hidrogênio, hélio e elementos cada vez mais pesados, até chegar ao ferro. A formação de muitos elementos ainda mais pesados exige ambientes ricos em nêutrons livres. Os núcleos dos átomos capturam esses nêutrons rapidamente, num processo chamado captura rápida de nêutrons, ou processo r.
Acredita-se que cerca de metade dos elementos mais pesados que o ferro se forme dessa maneira. Entre eles estão ouro, platina, urânio, tório e iodo. As condições necessárias podem surgir quando duas estrelas de nêutrons colidem ou em alguns colapsos estelares extremamente violentos. Por isso, observar um clarão cósmico pode revelar não apenas de onde ele veio, mas também como se formaram elementos com diferentes funções: o iodo participa da produção de hormônios da tiroide, o urânio contribui para o calor no interior da Terra, e o ouro e a platina são metais importantes para a cultura e a indústria.
Uma evidência marcante surgiu em 2017. Em 17 de agosto, os observatórios norte-americano LIGO e italiano Virgo detectaram ondulações no espaço-tempo vindas da galáxia NGC 4993, a cerca de 130 milhões de anos-luz, na constelação da Hidra. As características do sinal indicavam que os dois objetos envolvidos eram estrelas de nêutrons que haviam colidido. Pouco depois, o telescópio Fermi detectou um clarão de raios gama vindo da mesma direção, identificado como GRB 170817A.
O evento também produziu um brilho conhecido como quilonova, associado à ejeção de matéria rica em nêutrons — um ambiente propício à formação de elementos pesados. Uma estimativa apontou que a quantidade de ouro e platina produzida talvez equivalesse a dez vezes a massa da Terra. A importância da observação não está em ter resolvido todas as questões, mas em ter reunido ondas gravitacionais, raios gama e o brilho que veio depois em um único evento. O conjunto ofereceu fortes evidências de que a fusão de estrelas de nêutrons produz alguns dos elementos mais pesados.
Explosões longas que desafiaram a classificação
As regras pareciam claras até que, em dezembro de 2021, surgiu um evento inesperado. O GRB 211211A foi detectado em uma galáxia a 1,1 bilhão de anos-luz e durou cerca de 50 segundos — uma duração normalmente associada às explosões longas provocadas pelo colapso de uma estrela massiva. Mas uma equipe que incluía a astrofísica Jillian Rastinejad, da University of Maryland, College Park, usou observatórios no Havaí e no Arizona e não encontrou os sinais esperados de uma supernova. Em vez disso, detectou um brilho avermelhado compatível com a produção de elementos pesados numa quilonova.
O estudo, publicado em 2022, mostrou que o evento não seguiu o caminho normalmente previsto para o colapso de uma estrela massiva. Sua explicação, porém, continua em debate. Talvez duas estrelas de nêutrons tenham se fundido, mas a duração do jato levanta uma questão: como os restos da colisão poderiam ter fornecido combustível por 50 segundos? Uma hipótese é que um buraco negro tenha despedaçado uma estrela de nêutrons companheira, produzindo uma grande quantidade de matéria que caiu gradualmente no buraco negro. Outra explicação propõe que um grande disco de matéria se formou em torno dos restos da fusão e alimentou os jatos por mais tempo. Já o astrofísico Eric Burns, da Louisiana State University, sugeriu que o segundo objeto poderia ser uma anã branca — o resto de uma estrela menor, como o Sol —, que levaria mais tempo para ser engolida.
Em 2023, foi detectado o GRB 230307A, que durou 200 segundos e não apresentou sinais claros de uma supernova. Os astrônomos apontaram o telescópio espacial James Webb para a fonte e encontraram, no infravermelho, luz emitida pelo telúrio, um elemento associado ao processo r. A descoberta reforçou a possibilidade de que estrelas de nêutrons estivessem envolvidas, mas não explicou como um evento desse tipo poderia produzir uma explosão tão longa. As ondas gravitacionais talvez ajudassem a identificar os objetos envolvidos, mas os observatórios LIGO e Virgo estavam parados para manutenção naquele momento.
O clarão mais brilhante não revelou todos os seus segredos
Em 9 de outubro de 2022, os cientistas detectaram outro evento, que ficou conhecido como o mais brilhante já observado, ou BOAT. Ele veio de uma distância de 2,4 bilhões de anos-luz. Quando seu jato chegou à Terra, foi tão intenso que, por alguns instantes, saturou os sinais dos observatórios de raios gama em órbita. O fluxo de raios gama durou mais de dez minutos. O evento também afetou as camadas superiores da atmosfera, e foram registradas perturbações nas comunicações de rádio e na atividade de sensores de raios em território indiano.
Acredita-se que o evento tenha começado com o colapso de uma estrela com massa de cerca de 30 vezes a do Sol, formando um buraco negro. Os astrônomos estimaram que uma explosão com essa intensidade poderia atingir a Terra uma vez a cada 10 mil anos. Meses depois, o telescópio espacial James Webb identificou a supernova associada ao evento. Os cientistas esperavam encontrar nela sinais de elementos pesados produzidos pela estrela em colapso, mas as observações não revelaram evidências claras desses elementos. Assim, a explosão não resolveu o mistério da origem dos elementos pesados e ainda levantou uma nova questão: será que os colapsos estelares produzem esses elementos em quantidades menores do que imaginávamos?
Sete horas de radiação intermitente
Em 2 de julho de 2025, o telescópio Fermi registrou um novo evento, identificado como GRB 250702B, vindo de uma galáxia empoeirada a cerca de 8 bilhões de anos-luz. Sua energia foi estimada como equivalente à radiação emitida por mil sóis ao longo de 10 bilhões de anos. O evento não foi mais brilhante que o BOAT, mas bateu um recorde de duração: persistiu por pelo menos sete horas. Além disso, pareceu enfraquecer e voltar a brilhar três vezes.
É difícil explicar esse comportamento como o de uma explosão comum de estrela, que ocorre uma única vez. Uma das ideias é que o jato estivesse oscilando e entrando e saindo do nosso campo de visão, dando a impressão de que a emissão parou e depois recomeçou. Mas isso não explica por que o evento durou tanto. A rotação mais rápida da estrela em colapso poderia retardar a queda da matéria no buraco negro; no entanto, se a rotação fosse rápida demais, a estrela talvez não conseguisse completar o colapso da maneira necessária. Por isso, algumas equipes — entre elas a liderada pela estudante de pós-graduação Eliza Knights e por Brian Thomas — procuraram uma explicação mais incomum.
Um dos modelos propõe a existência de um pequeno buraco negro, com cerca de três vezes a massa do Sol e aproximadamente 16 quilômetros de diâmetro, em órbita ao redor de uma estrela leve. Talvez o buraco negro tenha começado a retirar hidrogênio da estrela, deixando para trás um núcleo de hélio. Depois, teria mergulhado em seu interior, devorando e despedaçando a matéria. Nesse cenário, o núcleo da estrela colapsaria em direção ao buraco negro, enquanto jatos lançados pelos polos perfurariam o invólucro estelar. A própria estrela poderia então explodir como supernova. É uma explicação possível, não uma conclusão definitiva: até agora, o evento é único, e uma amostra de apenas uma explosão não basta para escolher um modelo com segurança.
Conclusão
As explosões de raios gama revelam fenômenos extremos, mas não são apenas clarões distantes. Elas ajudam a mostrar como a matéria se comporta perto dos buracos negros, permitem testar hipóteses sobre a origem dos elementos pesados e servem como faróis para estudar galáxias antigas. Eventos como a fusão de estrelas de nêutrons observada em 2017 confirmaram algumas ideias dos cientistas. Já as explosões de 2021, 2023 e 2025 mostraram que a divisão tradicional entre eventos curtos e longos não explica tudo o que vemos.
Os cientistas ainda enfrentam três desafios interligados: compreender a física violenta que alimenta essas explosões, construir observatórios mais capazes de captar seus detalhes e lidar com o pequeno número de eventos raros que podem ser estudados de perto. Alguns mistérios talvez permaneçam por muitos anos, mas uma nova detecção pode mudar rapidamente o que sabemos. Fenômenos que duram às vezes poucos segundos e, em outras ocasiões, até sete horas oferecem uma oportunidade rara de observar o Universo em transformação.