Telescópio sul-africano capta um poderoso sinal de rádio vindo do início do universo.

Ein Radiosignal reist über die halbe sichtbare Welt des Alls

Às vezes, a astronomia não avança com imagens bonitas, mas com um traço inesperado nos dados. Foi isso que aconteceu quando um radiotelescópio na África do Sul registou um sinal incrivelmente intenso - uma “mensagem” que viajou mais de 8 mil milhões de anos até chegar até nós.

O que parece um grito vindo do passado do Universo tem uma origem bem concreta: a colisão de duas galáxias. E, para que este sinal se tornasse detetável, entrou ainda em cena um golpe de sorte cósmico - uma terceira galáxia no alinhamento certo, a amplificar tudo como uma lente gigante.

O alvo da observação é um objeto com o nome pouco poético HATLAS J142935.3-002836. Por detrás desta sequência de números está um par de galáxias que colidiu há cerca de 8 mil milhões de anos. Nessa altura, o Universo tinha aproximadamente 5 mil milhões de anos - já não era “recém-nascido”, mas estava longe do aspeto que vemos hoje.

O sinal percorreu mais de metade do caminho através do cosmos observável antes de atingir, em abril de 2025, as antenas do radiotelescópio MeerKAT, no deserto do Karoo, na África do Sul. Em condições normais, ondas de rádio vindas de tão longe seriam demasiado fracas para serem medidas a partir da Terra.

Só uma combinação fora do comum de três corpos celestes tornou este sinal recorde mensurável.

Entre a fonte e a Terra existe ainda uma terceira galáxia. A sua massa curva o espaço à sua volta - um efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Essa curvatura funciona como uma enorme lupa natural, uma chamada lente gravitacional.

Gravitationslinse: Die Natur baut ein Teleskop in den Kosmos

A galáxia intermédia está colocada de forma tão precisa no trajeto do sinal que concentra e reforça as ondas de rádio provenientes do par de galáxias em colisão. Os astrónomos referem-se a isto como um “efeito de lente”:

• A massa da galáxia intermédia deforma o espaço.
• As ondas de rádio são desviadas ao longo do caminho.
• O sinal chega-nos mais brilhante e mais intenso do que seria sem a lente.

Este efeito pode multiplicar o brilho por vários fatores. Sem este reforço, o brilho de rádio de HATLAS J142935 seria simplesmente impossível de encontrar a partir da Terra. Uma equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou esta rara configuração a três nos dados de uma grande campanha de observação do MeerKAT.

Os investigadores analisaram observações do chamado MeerKAT Absorption Line Survey e encontraram um sinal que saltava à vista: invulgarmente brilhante, invulgarmente distante e claramente associado a um processo físico muito específico.

Wenn Galaxien zusammenkrachen: Ein „Laser“ aus dem All entsteht

No centro da descoberta está um chamado hidroxi-megamaser. Apesar do nome pesado, a ideia é fascinante: trata-se de uma espécie de laser cósmico que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias colidem existe uma enorme quantidade de gás e poeira. Quando duas galáxias se interpenetram, as suas nuvens de gás são comprimidas de forma violenta. O resultado é um aumento abrupto de temperatura, densidade e radiação - e uma produção acelerada de novas estrelas.

Neste ambiente caótico, moléculas de hidroxilo (OH, uma ligação de oxigénio com hidrogénio) ficam num estado excitado. Em condições certas, muitas dessas moléculas começam a emitir ondas de rádio idênticas - na mesma frequência e na mesma direção. Assim nasce um maser, o equivalente em rádio de um laser.

Este hidroxi-megamaser é tão brilhante que os cientistas querem colocá-lo numa nova categoria: o primeiro “gigamaser” confirmado.

Glowacki e a sua equipa defendem que a intensidade medida ultrapassa claramente todos os hidroxi-megamasers conhecidos até agora. Por isso, propõem o termo gigamaser - uma categoria ainda mais energética de “laser” de rádio no espaço.

Sternenfabrik im Extremmodus

A colisão entre as galáxias envolvidas acelera drasticamente a formação de estrelas. As estimativas indicam que ali se formam, por ano, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Para comparação, a Via Láctea produz grosso modo 1 a 2 massas solares por ano.

Este “baby boom” extremo é uma pista importante para os investigadores. Sugere que sinais de maser tão potentes tendem a aparecer em fusões de galáxias muito ativas e ricas em gás. Quanto mais gás, mais moléculas excitadas - e mais forte o maser.

Propriedade	Hydroxyl-Megamaser	Gigamaser (wie HATLAS J142935)
Distância típica	Centenas de milhões de anos-luz	Vários milhares de milhões de anos-luz
Luminosidade	Muito alta	Ainda mais alta
Ambiente	Galáxias em colisão	Fusão massiva, extremamente rica em gás

MeerKAT als Vorbote eines gigantischen Radioteleskops

O próprio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas, distribuídas pelo deserto do Karoo. Em conjunto, funcionam como um “super-telescópio” virtual com elevada sensibilidade a ondas de rádio. O sistema vigia grandes áreas do céu do hemisfério sul e procura, de forma direcionada, regiões onde possam existir lentes gravitacionais.

O MeerKAT tem ainda outra função: serve de antecessor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este megaprojeto internacional deverá juntar, nos próximos anos, milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA aumentará a sensibilidade no rádio em cerca de um fator 10.

A assinatura de gigamaser agora medida é vista como um sinal do que em breve será possível fazer em grande escala.

Os cientistas esperam que o SKA encontre milhares de fontes de maser até agora escondidas. Especialmente interessantes são zonas do céu com grandes enxames de galáxias. A gravidade combinada desses enxames pode gerar vários efeitos de lente em simultâneo, reforçando objetos de fundo em cadeia.

Jagd auf versteckte „Laser“ im All

A estratégia de observação fica, assim, delineada: futuros levantamentos (surveys) vão apontar de propósito para áreas onde existam esses enxames massivos. Ali, eles funcionam como amplificadores naturais distribuídos, elevando sinais fracos vindos das profundezas do espaço.

O objetivo é construir um catálogo tão completo quanto possível de fontes de maser distantes. Com esses dados, podem ser investigadas questões como:

• Com que frequência as galáxias se fundem ao longo da história cósmica?
• Até que ponto essas colisões impulsionam a formação de estrelas?
• Como está distribuído o gás molecular nas galáxias antigas?

Daqui a alguns anos, deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Eles oferecerão uma imagem muito mais nítida do Universo distante no rádio do que era possível até agora. Telescópios óticos rapidamente esbarram em limites, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem muita luz - já as ondas de rádio atravessam esses obstáculos com relativa facilidade.

Was Begriffe wie Megamaser und Gravitationslinse bedeuten

Para muitas pessoas, termos como “megamaser” ou “lente gravitacional” soam a ficção científica. Na prática, estamos a falar de física bem estabelecida.

Um maser (em inglês: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é, tecnicamente, um dispositivo que amplifica micro-ondas - de forma semelhante a como um laser amplifica luz. No espaço, este princípio pode surgir naturalmente: quando um grande número de moléculas ocupa o mesmo estado de energia excitado, elas conseguem emitir, ao mesmo tempo, ondas de rádio idênticas. Um megamaser é simplesmente uma versão cósmica particularmente potente.

Já as lentes gravitacionais assentam na ideia de Einstein de que a massa curva o espaço. Raios de luz - ou ondas de rádio - seguem essa curvatura como carros numa estrada inclinada. Se uma galáxia muito massiva estiver exatamente entre nós e um objeto de fundo, podemos ver a sua luz concentrada e amplificada, por vezes até na forma de arcos ou anéis no céu.

A junção destes dois efeitos torna esta descoberta tão especial: um maser natural é amplificado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, este sinal com 8 mil milhões de anos aparece como uma linha discreta num ficheiro de dados - e, ainda assim, conta uma história de destruição galáctica, nascimento de estrelas e da precisão da instrumentação humana.