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

Um sinal de rádio atravessa metade do universo visível

Nem sempre é preciso um fenómeno “novo” para obter uma descoberta fora de série - às vezes basta o alinhamento perfeito. Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal extremamente forte que viajou mais de oito mil milhões de anos até chegar à Terra. Por detrás deste “grito” vindo do passado cósmico está a colisão colossal de duas galáxias, tornada observável graças a um acaso astronómico raro que amplificou a emissão.

O alvo tem o nome pouco poético de HATLAS J142935.3-002836. Na prática, trata-se de 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 “recém-nascido”, mas ainda estava longe do cenário atual.

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

Só uma combinação extraordinária de três corpos celestes tornou este sinal recorde mensurável.

Entre a fonte e nós 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 lente cósmica, chamada lente gravitacional.

Lente gravitacional: a natureza monta um telescópio no cosmos

A galáxia intermédia está posicionada de forma tão precisa na linha de visão que concentra e reforça as ondas de rádio provenientes do par em colisão. Os astrónomos descrevem isto como um “efeito de lente”:

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

Este efeito pode multiplicar a luminosidade por um grande fator. Sem esse reforço, o brilho rádio de HATLAS J142935 teria sido simplesmente impossível de detetar a partir da Terra. Uma equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou esta rara configuração a três corpos nos dados de uma grande campanha de varrimento do MeerKAT.

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

Quando galáxias colidem: nasce um “laser” do espaço

No centro da descoberta está um chamado megamaser de hidroxilo. Apesar do nome técnico, a ideia é simples e fascinante: uma espécie de laser cósmico que, em vez de emitir luz visível, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias estão a colidir, acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Quando duas galáxias se interpenetram, as nuvens de gás são comprimidas de forma violenta. O resultado é um salto de temperatura, densidade e radiação - e a formação de novas estrelas acelera drasticamente.

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

Este megamaser de hidroxilo é tão brilhante que os investigadores querem colocá-lo numa nova classe: o primeiro “gigamaser” confirmado.

Glowacki e a sua equipa defendem que a intensidade medida ultrapassa claramente a de todos os megamasers de hidroxilo conhecidos até hoje. Por isso, propõem a designação gigamaser - uma categoria ainda mais energética de “laser” rádio no universo.

Fábrica de estrelas em modo extremo

A colisão das galáxias envolvidas impulsiona a formação estelar de forma massiva. As estimativas indicam que ali nascem, por ano, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Em comparação, a nossa Via Láctea produz, grosso modo, uma a duas massas solares por ano.

Este “baby boom” extremo é uma pista importante para os cientistas. Sugere que sinais de maser tão poderosos surgem preferencialmente em fusões de galáxias muito ativas e ricas em gás. Quanto mais gás, mais moléculas excitadas - e mais forte o maser.

Eigenschaft	Hydroxyl-Megamaser	Gigamaser (wie HATLAS J142935)
Typische Entfernung	Hunderte Millionen Lichtjahre	Mehrere Milliarden Lichtjahre
Luminosität	Sehr hoch	Noch deutlich höher
Umgebung	Galaxien in Kollision	Extrem gasreiche, gewaltige Verschmelzung

MeerKAT como antevisão de um radiotelescópio gigante

O próprio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas, espalhadas pelo deserto do Karoo. Em conjunto, formam 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 ocorrer lentes gravitacionais.

O MeerKAT tem ainda outro papel essencial: funciona como precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este megaprojeto internacional pretende, nos próximos anos, reunir milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA deverá aumentar a sensibilidade em rádio por um fator de cerca de dez.

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

Os investigadores esperam que o SKA consiga encontrar milhares de fontes de maser até agora ocultas. Particularmente promissoras são as regiões do céu com grandes enxames de galáxias. A gravidade combinada desses enxames gera múltiplos efeitos de lente, reforçando objetos de fundo em cadeia.

Caça a “lasers” escondidos no universo

Com isso, a estratégia de observação fica clara: futuros levantamentos (surveys) serão apontados especificamente para zonas onde existam esses enxames massivos. Aí, funcionam como amplificadores naturais distribuídos, trazendo à tona sinais fracos vindos das profundezas do espaço.

O objetivo é construir um catálogo o mais completo possível de fontes de maser distantes. Com esses dados, será possível atacar perguntas como:

• Com que frequência as galáxias se fundem ao longo da história cósmica?
• Até que ponto essas colisões aceleram a formação de estrelas?
• Como se distribui o gás molecular nas galáxias primordiais?

Dentro de alguns anos, deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Eles oferecerão uma imagem muito mais nítida do universo distante em rádio do que a que é possível hoje. Telescópios óticos chegam rapidamente ao limite, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem muita luz - enquanto as ondas de rádio atravessam essas barreiras com maior facilidade.

O que significam termos como megamaser e lente gravitacional

Para muitas leitoras e muitos leitores, palavras como “megamaser” ou “lente gravitacional” soam, à primeira vista, a ficção científica. Na realidade, tratam-se 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 acontecer naturalmente: quando um número enorme de moléculas ocupa o mesmo estado energético excitado, elas conseguem emitir simultaneamente 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 a seguir uma estrada sinuosa. Quando uma galáxia muito massiva fica exatamente entre nós e um objeto de fundo, o sinal pode ser concentrado e amplificado, por vezes até formando arcos ou anéis no céu.

A conjugação destes dois efeitos torna a descoberta atual tão especial: um maser natural é reforçado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, um sinal com oito mil milhões de anos aparece 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.