Telescópio sul-africano capta gigantesco sinal de rádio do universo primitivo.

Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal de rádio extraordinariamente intenso, emitido há mais de oito mil milhões de anos. O “grito” vindo do Universo distante não resulta de um fenómeno isolado: nasceu numa colisão colossal entre duas galáxias e chegou até nós amplificado por um acaso cósmico raro - uma Gravitationslinse (lente gravitacional) que funcionou como uma lupa natural.

Um sinal de rádio atravessa mais de metade do cosmos observável

O alvo da observação tem um nome pouco poético: HATLAS J142935.3-002836. Por trás desta designação está um par de galáxias em plena fusão, num evento ocorrido há cerca de oito mil milhões de anos. Nessa época, o Universo teria aproximadamente cinco mil milhões de anos - já não “recém-nascido”, mas ainda muito diferente do que vemos hoje.

A emissão viajou mais de metade do percurso através do Universo observável até atingir, em abril de 2025, as antenas do radiotelescópio MeerKAT, instalado no deserto do Karoo, na África do Sul. Àquela distância, sinais deste tipo costumam chegar tão enfraquecidos que, em condições normais, seriam praticamente impossíveis de detetar a partir da Terra.

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

Entre nós e a fonte existe ainda uma terceira galáxia. A sua massa deforma o espaço-tempo - exatamente como descreve a Teoria da Relatividade Geral - e essa curvatura atua como uma lente: concentra, desvia e amplifica as ondas de rádio que passam por perto.

Gravitationslinse (lente gravitacional): quando a natureza constrói um telescópio

A galáxia intermédia está posicionada com precisão no caminho do sinal, de modo a reforçar a emissão proveniente do par em colisão. Os astrónomos referem-se a isto como um “efeito de lente”, que pode ser resumido assim:

• A massa da galáxia em primeiro plano distorce o espaço ao seu redor.
  
• As ondas de rádio são desviadas ao longo do trajeto.
  
• Para nós, o sinal aparenta ser muito mais brilhante e intenso do que seria sem a lente.

A amplificação pode multiplicar a luminosidade por um fator elevado. Sem esta ajuda, a emissão de HATLAS J142935.3-002836 teria permanecido invisível aos nossos instrumentos.

A identificação desta configuração tripla rara surgiu num grande rastreio do MeerKAT. Uma equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, encontrou a assinatura ao analisar dados do MeerKAT Absorption Line Survey: um sinal que se destacava de imediato por três razões - brilho anormal, distância extrema e uma origem física bem definida.

Quando galáxias colidem: nasce um “laser” de rádio - o Hydroxyl-Megamaser

No coração da descoberta está um Hydroxyl-Megamaser. Apesar do nome técnico, a ideia é cativante: trata-se de um “laser” cósmico que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio (um maser é o análogo em micro-ondas/rádio do laser).

Na região onde as duas galáxias se interpenetram, acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Durante uma fusão galáctica, nuvens de gás são comprimidas de forma violenta. Isso faz disparar a temperatura, a densidade e a intensidade da radiação local - criando condições para uma formação estelar frenética.

Nesse ambiente turbulento, moléculas de hidroxilo (OH, composto por oxigénio e hidrogénio) podem ficar num estado excitado. Quando as condições são adequadas, muitas dessas moléculas passam a emitir ondas de rádio idênticas, alinhadas na mesma frequência e preferencialmente na mesma direção. O resultado é um maser: amplificação coerente, tal como num laser, mas no domínio rádio.

Este Hydroxyl-Megamaser parece tão luminoso que os investigadores querem classificá-lo numa nova categoria: o primeiro “Gigamaser” confirmado.

Glowacki e colaboradores defendem que a intensidade medida ultrapassa claramente a de todos os Hydroxyl-Megamaser conhecidos até agora. Por isso, propõem o termo Gigamaser - uma classe ainda mais energética de “radiolaser” no espaço.

Um passo essencial em trabalhos futuros será modelar com detalhe a lente gravitacional: reconstruir a geometria do alinhamento, estimar a amplificação real e separar o que é brilho intrínseco do maser do que é brilho “emprestado” pela lente. Essa decomposição é decisiva para comparar esta fonte com outras e para confirmar, com rigor, o lugar que ocupa nesta possível nova classe.

Fábrica de estrelas em modo extremo

A colisão das duas galáxias está a acelerar a criação de estrelas de forma massiva. As estimativas apontam para a formação de várias centenas de massas solares por ano. Para comparação, a Via Láctea produz, em média, cerca de 1 a 2 massas solares por ano.

Este “baby boom” estelar fornece uma pista forte: sinais de maser tão intensos deverão surgir preferencialmente em fusões muito ativas e ricas em gás. Quanto mais gás houver, mais moléculas ficam excitadas; quanto mais moléculas excitadas, mais poderoso tende a ser o maser.

Propriedade	Hydroxyl-Megamaser	Gigamaser (como HATLAS J142935.3-002836)
Distância típica	Centenas de milhões de anos-luz	Vários milhares de milhões de anos-luz
Luminosidade	Muito alta	Ainda significativamente mais alta
Ambiente	Galáxias em colisão	Fusão enorme, extremamente rica em gás

Além de serem “faróis” espetaculares, estes masers podem tornar-se ferramentas valiosas para estudar o Universo poeirento, onde telescópios óticos têm dificuldade em ver. Como as ondas de rádio atravessam melhor a poeira, fontes do tipo Hydroxyl-Megamaser e Gigamaser ajudam a mapear regiões onde a formação estelar está escondida, a grande distância e em fases violentas de evolução galáctica.

MeerKAT: precursor de um radiotelescópio ainda maior, o SKA (Square Kilometre Array)

O MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas distribuídas pelo Karoo. Trabalhando em conjunto, formam um “telescópio virtual” de enorme sensibilidade para ondas de rádio. O sistema varre grandes áreas do céu do hemisfério sul e é particularmente eficaz na procura de alvos onde Gravitationslinse possam amplificar fontes de fundo.

O MeerKAT tem ainda um papel estratégico: é um precursor tecnológico e científico do SKA (Square Kilometre Array), um projeto internacional que reunirá, nos próximos anos, milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA deverá aumentar a sensibilidade em rádio em cerca de um fator 10.

A assinatura agora detetada, compatível com um Gigamaser, funciona como um sinal do que poderá ser feito em escala muito maior.

Com essa capacidade, espera-se que o SKA revele milhares de fontes de maser até hoje invisíveis. As regiões mais promissoras incluem zonas com enxames de galáxias: a gravidade combinada desses enxames pode gerar múltiplos efeitos de lente, amplificando objetos de fundo em cadeia.

Caça a “lasers” escondidos no Universo com MeerKAT e SKA

A estratégia observacional que se desenha é clara: orientar futuros levantamentos (surveys) para áreas do céu onde existam estruturas muito massivas. Nessas regiões, as lentes gravitacionais funcionam como amplificadores naturais espalhados pelo cosmos, trazendo à tona sinais ténues vindos de distâncias extremas.

O objetivo é construir um catálogo tão completo quanto possível de fontes de maser distantes. Com esse conjunto de dados, torna-se possível atacar questões como:

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

Nos próximos anos, deverão surgir bases de dados combinadas de MeerKAT e SKA, oferecendo uma visão muito mais detalhada do Universo distante em rádio do que a atualmente disponível. Em muitas destas fontes, a astronomia ótica encontra rapidamente limites - a poeira e as distâncias absorvem grande parte da luz - ao passo que as ondas de rádio conseguem atravessar esses obstáculos com muito menos atenuação.

O que significam Megamaser e Gravitationslinse - e por que a combinação é tão rara

Para quem não lida diariamente com astrofísica, termos como Megamaser e Gravitationslinse podem soar a ficção científica. Na prática, descrevem fenómenos bem estabelecidos.

Um maser (de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é, na tecnologia, um dispositivo que amplifica micro-ondas, de forma semelhante a como um laser amplifica luz. No espaço, este mecanismo pode ocorrer naturalmente: se um grande número de moléculas ocupar o mesmo estado energético excitado, a emissão estimulada pode produzir radiação coerente, intensa e concentrada. Um Megamaser é simplesmente uma versão cósmica extremamente potente desse processo.

As Gravitationslinse (lentes gravitacionais) resultam da ideia de Einstein de que a massa curva o espaço-tempo. Raios de luz - ou ondas de rádio - seguem essa curvatura como veículos numa estrada inclinada. Se uma galáxia muito massiva se alinhar entre nós e um objeto distante, o sinal do objeto de fundo pode ser concentrado e amplificado, por vezes formando arcos ou anéis.

É precisamente a união destes dois efeitos que torna a descoberta tão especial: um Hydroxyl-Megamaser (possivelmente um Gigamaser) amplificado por uma Gravitationslinse e captado por um instrumento moderno como o MeerKAT. No fim, o que chega até nós é apenas uma linha discreta num ficheiro de dados - mas essa linha transporta uma história de destruição galáctica, nascimento acelerado de estrelas e da precisão com que a ciência consegue medir o Universo a milhares de milhões de anos-luz.