Grito de rádio gigante do espaço: telescópio capta sinal com 8 mil milhões de anos.

Em África do Sul, um radiotelescópio captou um sinal emitido há cerca de oito mil milhões de anos. A origem está em duas galáxias em colisão; pelo caminho, o sinal foi amplificado por uma “lupa” cósmica e bate todos os recordes conhecidos dentro desta categoria. Por detrás desta deteção impressionante não esteve apenas a sorte, mas também uma nova abordagem que poderá permitir aos cientistas encontrar, no futuro, milhares de “lasers do espaço” semelhantes.

Como um acaso cósmico tornou possível um sinal recorde

No centro desta história está um objeto distante identificado pela designação técnica HATLAS J142935.3-002836. Esta galáxia existia numa fase em que o Universo tinha apenas cerca de cinco mil milhões de anos - menos de metade da sua idade atual. A partir daí, foi emitido um sinal de rádio fortemente colimado.

Esse sinal percorreu mais de oito mil milhões de anos-luz (mais de metade da extensão observável do Universo) até chegar às antenas do radiotelescópio sul-africano MeerKAT. Em circunstâncias normais, uma emissão deste tipo, vinda de uma distância tão grande, ficaria completamente esbatida e demasiado fraca para ser detetada.

"Só uma combinação extremamente favorável de três objetos celestes tornou a observação sequer possível."

Entre a galáxia longínqua e a Terra existe, praticamente alinhada com a linha de visão, uma segunda galáxia muito massiva. A sua gravidade deforma o espaço à sua volta e, com isso, altera também o trajeto das ondas de rádio. A este efeito dá-se o nome de lente gravitacional.

Tal como uma lupa, essa galáxia intermédia amplifica o sinal recebido, concentra-o e torna-o mais brilhante do que seria de esperar para tal distância. Sem este alinhamento triplo - fonte, “lupa” e Terra quase na mesma linha - a emissão teria permanecido invisível.

Uma equipa liderada pelo astrofísico Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou esta configuração rara em dados do MeerKAT Absorption Line Survey. Os resultados preliminares, disponibilizados no servidor de pré-publicações arXiv, descrevem um “experimento” natural fortuito que abre uma janela para regiões que, de outra forma, estariam além de qualquer limite de medição.

MeerKAT: ouvidos gigantes de rádio no deserto do Karoo

A deteção foi feita com o radiotelescópio MeerKAT, em África do Sul. A infraestrutura reúne 64 antenas parabólicas, distribuídas por grandes distâncias na paisagem árida do deserto do Karoo. Em conjunto, funcionam como um telescópio virtual de enorme dimensão, com uma capacidade particularmente fina para “ouvir” ondas de rádio.

O MeerKAT monitoriza grandes áreas do céu austral de forma quase contínua. Uma prioridade são zonas onde podem ocorrer lentes gravitacionais, por exemplo regiões com muitas galáxias massivas ou enxames de galáxias. É precisamente nesses locais que os investigadores esperam encontrar sinais reforçados como este.

• Localização: deserto do Karoo, em África do Sul
  
• Número de antenas: 64 parabólicas individuais
  
• Entrada em operação: finais da década de 2010
  
• Ponto forte: elevada sensibilidade a ondas de rádio muito fracas
  
• Papel: precursor e componente do futuro Square Kilometre Array (SKA)

Em abril de 2025, as antenas registaram um sinal invulgarmente brilhante. A análise indicou que a emissão vinha de uma zona onde duas galáxias colidem violentamente. É aí que surge um fenómeno extremamente energético: um megamaser produzido por moléculas de hidróxido.

Quando galáxias colidem e acendem um “laser” cósmico: o Gigamaser de HATLAS J142935.3-002836

A origem física deste sinal recorde parece, à primeira vista, modesta: moléculas de hidróxido, compostas por um átomo de oxigénio e um de hidrogénio (OH). O fator decisivo é o ambiente em que essas moléculas se encontram - o interior de uma colisão galáctica intensa.

Quando duas galáxias se chocam, as suas nuvens de gás e poeira misturam-se. Reservatórios gigantescos de gás são comprimidos, formando frentes de choque e ondas de impacto. Nesse cenário extremo, as moléculas de OH entram num estado de excitação particularmente elevado.

Em condições adequadas, essas moléculas emitem ondas de rádio de forma coerente, concentrada e amplificada, em vez de o fazerem de modo aleatório. O mecanismo lembra, de forma geral, o funcionamento de um laser - mas no domínio das ondas de rádio. Em linguagem técnica, trata-se de um maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Quando a emissão é especialmente intensa, passa a chamar-se megamaser.

"No caso de HATLAS J142935, os investigadores falam até de um possível “Gigamaser” - uma nova categoria ainda mais extrema."

A luminosidade medida ultrapassa a de todos os hidróxido-megamasers conhecidos até hoje. Por isso, a equipa de Glowacki propõe que o objeto seja colocado numa classe própria. O termo “Gigamaser” pretende sublinhar quão mais energético é este sinal face aos exemplos habituais.

Fábrica de starburst: centenas de sóis por ano

A explicação para um brilho tão elevado está na velocidade a que estas galáxias em colisão formam estrelas. As estimativas apontam para várias centenas de massas solares por ano. Na Via Láctea, esse valor situa-se apenas entre uma e duas massas solares por ano.

Fases tão extremas de “starburst” produzem radiação abundante e processos de choque constantes, que mantêm as moléculas de OH continuamente excitadas. Assim, o efeito de maser permanece ativo de forma sustentada, emitindo como um farol cósmico através do espaço.

O que os cientistas conseguem aprender com este sinal de rádio

As ondas de rádio associadas ao Gigamaser transportam muita informação. Permitem indicar onde se encontra gás molecular denso dentro da galáxia em colisão, com que velocidade se desloca e quão concentrado está. Desta forma, os astrofísicos ganham uma ferramenta para mapear as regiões internas de galáxias muito distantes.

Também é particularmente relevante relacionar sinais de maser com a história de evolução das galáxias. As colisões galácticas têm um papel central na forma como galáxias grandes se constroem e transformam ao longo de milhares de milhões de anos. Cada novo maser detetado ajuda a completar o “puzzle” sobre a frequência destas fusões e a intensidade com que ocorrem.

Como os telescópios ópticos rapidamente ficam limitados por nuvens de poeira, os radiotelescópios têm uma vantagem clara: as ondas de rádio atravessam a poeira com muito mais facilidade. Assim, observações em rádio conseguem aceder a regiões que, na luz visível, ficam totalmente ocultas.

MeerKAT como antecâmara: começa agora a caça a milhares de masers escondidos

Esta deteção é considerada o primeiro hidróxido-Gigamaser tornado visível com a ajuda de uma lente gravitacional. A combinação - um maser muito potente, mas demasiado distante, reforçado por uma “lupa” cósmica - passa agora a servir de modelo para novas descobertas.

Os astrofísicos admitem que o Universo deverá estar repleto de fontes de maser semelhantes, simplesmente demasiado fracas para se destacarem sem amplificação. Quando uma lente gravitacional entra em jogo, esses objetos “invisíveis” passam a ficar ao alcance dos radiotelescópios atuais.

Aqui, o MeerKAT funciona como um campo de testes para um projeto muito maior: o Square Kilometre Array (SKA). Nos próximos anos, prevê-se a instalação de milhares de antenas na África do Sul e na Austrália, com uma área total de recolha equivalente a cerca de um quilómetro quadrado. Com isso, a sensibilidade a ondas de rádio muito ténues deverá aumentar em aproximadamente um fator de dez.

"Com o SKA, os investigadores querem criar um registo quase completo de masers distantes - do cosmos próximo até às primeiras épocas da formação de galáxias."

As observações futuras deverão concentrar-se de forma deliberada em zonas do céu com enxames de galáxias muito massivos, onde se formam lentes gravitacionais particularmente fortes. Assim, a própria natureza pode ser usada como um campo de amplificação, distribuído por todo o cosmos.

O que significam, afinal, “lente gravitacional” e “maser”

Alguns termos técnicos parecem abstratos, mas podem ser explicados de forma intuitiva. Uma lente gravitacional pode ser comparada a um bloco de vidro que distorce uma lâmpada colocada atrás, aumentando a luminosidade em certas áreas. Em vez de vidro, é a gravidade de uma galáxia ou de um enxame de galáxias que provoca a distorção.

Um maser, no essencial, funciona como um ponteiro laser sobre uma secretária: partículas são excitadas e libertam energia de uma vez, sob a forma de radiação colimada. A diferença está no comprimento de onda (micro-ondas em vez de luz visível) e na escala - em vez de milímetros, participam nuvens com dimensões de anos-luz.

Oportunidades e limites desta abordagem

Juntar lentes gravitacionais, sinais de maser e radiotelescópios de elevada sensibilidade abre novas possibilidades para estudar o Universo primordial. Os investigadores passam a obter dados sobre:

• distribuição de gás frio e molecular em galáxias muito distantes
  
• velocidade e dinâmica durante colisões de galáxias
  
• taxas de formação estelar ao longo de tempos cosmológicos
  
• impacto das fusões no crescimento dos núcleos galácticos
  

Ao mesmo tempo, persistem dificuldades: as lentes gravitacionais só aparecem em determinadas regiões do céu e o efeito depende fortemente da estrutura exata da galáxia que atua como lente. Por isso, os dados têm de ser “desdobrados” com modelos complexos, para reconstruir a luminosidade e a geometria originais da fonte.

Ainda assim, a deteção deste Gigamaser com oito mil milhões de anos evidencia o alcance da técnica. Aquilo que hoje parece um caso único e feliz pode, dentro de poucos anos, tornar-se rotina em grandes radiotelescópios - alterando de forma profunda a capacidade de observar o passado distante do Universo.