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

Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal extremamente intenso que viajou durante mais de oito mil milhões de anos. Por detrás deste “grito” vindo do início do cosmos está a violenta colisão entre duas galáxias - amplificada por uma coincidência cósmica rara, sem a qual o sinal nem sequer teria sido detetado.

Um sinal de rádio atravessa mais de metade do universo observável

No centro da observação está um objeto com a designação pouco inspiradora HATLAS J142935.3-002836. Por trás desta sequência de números encontra-se um par de galáxias que colidiu há cerca de oito mil milhões de anos. Nessa altura, o Universo tinha aproximadamente cinco mil milhões de anos - já não era propriamente jovem, mas ainda estava longe do estado atual.

O sinal percorreu mais de metade da distância do cosmos observável antes de atingir, em abril de 2025, as antenas do radiotelescópio MeerKAT, instalado na região desértica de Karoo, na África do Sul. Em condições normais, ondas de rádio vindas de tão longe já seriam demasiado fracas para poderem ser medidas a partir da Terra.

Só uma combinação excecional de três corpos celestes tornou possível medir este sinal recordista.

Entre a fonte e a Terra encontra-se ainda uma terceira galáxia. A sua massa deforma o espaço à sua volta - um fenómeno descrito pela Teoria da Relatividade Geral. Essa curvatura funciona como uma gigantesca lupa cósmica, conhecida como lente gravitacional.

Lente gravitacional: a natureza constrói um telescópio no cosmos

A galáxia intermédia está posicionada de forma tão precisa ao longo da linha de visão que concentra e reforça as ondas de rádio vindas do par de galáxias em colisão. Os astrónomos chamam a isto um “efeito de lente”:

• A massa da galáxia intermédia distorce o espaço.
• As ondas de rádio são desviadas durante o percurso.
• O sinal parece-nos mais brilhante e mais intenso do que seria sem essa lente.

Este efeito pode multiplicar a luminosidade por várias vezes. Sem esse reforço, o brilho rádio de HATLAS J142935 teria permanecido simplesmente invisível para observações a partir da Terra. Uma equipa de investigação liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou esta rara configuração tripla nos dados de um grande levantamento realizado pelo MeerKAT.

Os investigadores analisaram observações do chamado MeerKAT Absorption Line Survey e encontraram ali um sinal que chamou logo a atenção: invulgarmente brilhante, extraordinariamente distante e claramente associado a um processo físico muito específico.

Quando galáxias colidem: nasce um “laser” cósmico

No centro desta descoberta está um chamado hidroxilo megamáser. Apesar do nome técnico, trata-se de um fenómeno fascinante: uma espécie de laser cósmico que, em vez de emitir luz, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias colidem acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Quando duas galáxias se chocam, as suas nuvens de gás são comprimidas de forma extrema. O resultado é um aumento brusco da temperatura, da densidade e da radiação, enquanto novas estrelas se formam a um ritmo acelerado.

Neste ambiente caótico, moléculas de hidroxilo (OH, um composto de oxigénio e hidrogénio) entram num estado excitado. Nas condições certas, muitas destas moléculas começam a emitir ondas de rádio idênticas - todas com a mesma frequência e na mesma direção. É assim que surge um máser, o equivalente em rádio de um laser.

Este hidroxilo megamáser é tão luminoso que os investigadores querem colocá-lo numa nova categoria: o primeiro “gigamáser” confirmado.

Glowacki e a sua equipa defendem que a intensidade medida supera claramente todos os hidroxilo megamásers conhecidos até agora. Por isso, propõem o termo gigamáser - uma categoria ainda mais energética deste tipo de radiolaser cósmico.

Fábrica de estrelas em modo extremo

A colisão das galáxias envolvidas impulsiona fortemente a formação estelar. As estimativas indicam que ali nascem, todos os anos, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Para comparar, a nossa Via Láctea produz apenas cerca de uma a duas massas solares por ano.

Este “baby boom” estelar extremo é um indício importante para os investigadores. Mostra que sinais de máser tão poderosos surgem provavelmente com maior frequência em fusões galácticas muito ativas e ricas em gás. Quanto mais gás houver, mais moléculas excitadas existem - e mais intenso se torna o máser.

Característica	Hidroxilo megamáser	Gigamáser (como HATLAS J142935)
Distância típica	Centenas de milhões de anos-luz	Vários milhares de milhões de anos-luz
Luminosidade	Muito elevada	Ainda significativamente superior
Ambiente	Galáxias em colisão	Fusão extrema, muito rica em gás

MeerKAT como precursor de um radiotelescópio gigantesco

O próprio telescópio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas espalhadas pela região do deserto de Karoo. Em conjunto, funcionam como um enorme telescópio virtual com grande sensibilidade às ondas de rádio. O sistema observa vastas áreas do céu austral e procura de forma direcionada regiões onde possam ocorrer efeitos de lente gravitacional.

O MeerKAT tem ainda outra função importante: serve de precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este grande projeto internacional deverá unir, nos próximos anos, milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA aumentará a sensibilidade na faixa rádio em cerca de um fator dez.

A assinatura de gigamáser agora medida é vista como um indício do que em breve poderá ser feito em grande escala.

Os investigadores esperam que o SKA consiga detetar milhares de fontes de máser até agora escondidas. Regiões do céu com grandes enxames de galáxias são especialmente promissoras. A gravidade combinada desses sistemas produz vários efeitos de lente ao mesmo tempo e amplifica em série os objetos que estão por trás.

Caça a “lasers” escondidos no universo

A nova estratégia de observação está, assim, definida: os levantamentos futuros irão concentrar-se precisamente em zonas onde existam esses aglomerados massivos. Nesses locais, eles funcionam como amplificadores naturais distribuídos, capazes de trazer à superfície sinais muito fracos vindos das profundezas do espaço.

O objetivo é construir um catálogo tão completo quanto possível de fontes de máser distantes. Com esses dados, será possível abordar 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 primordiais?

Dentro de alguns anos deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Esses resultados irão oferecer uma imagem muito mais nítida do universo distante que emite em rádio do que aquela que hoje é possível obter. Os telescópios óticos chegam rapidamente aos seus limites nestes casos, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem grande parte da luz - já as ondas de rádio conseguem atravessar melhor esses obstáculos.

O que significam termos como megamáser e lente gravitacional

Para muitos leitores, palavras como “megamáser” ou “lente gravitacional” podem soar a ficção científica. Na realidade, referem-se a física bem estabelecida.

Um máser (em inglês: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é, tecnicamente, um dispositivo que amplifica micro-ondas, de forma semelhante à maneira como um laser amplifica luz. No espaço, este princípio surge de forma natural: quando um número enorme de moléculas ocupa o mesmo estado energético excitado, elas podem emitir ao mesmo tempo ondas de rádio idênticas. Um megamáser é simplesmente uma versão cósmica particularmente intensa desse fenómeno.

As lentes gravitacionais, por sua vez, baseiam-se na ideia de Einstein de que a massa curva o espaço. Os raios de luz - ou as ondas de rádio - seguem essa curvatura como carros numa estrada sinuosa. Se uma galáxia muito massiva estiver exatamente entre nós e um objeto de fundo, a sua luz pode chegar-nos concentrada e ampliada, por vezes até sob a forma de arcos ou anéis no céu.

É a combinação destes dois efeitos que torna esta descoberta tão especial: um máser natural é amplificado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, esse sinal com oito mil milhões de anos chega como uma linha discreta num ficheiro de dados - mas conta uma história de destruição galáctica, nascimento de estrelas e da sofisticação dos instrumentos de medição humanos.