Telescópio sul-africano capta gigantesco sinal de rádio no universo primitivo.

Um olhar para o céu pode parecer um exercício de paciência - mas, por vezes, basta um “pingo” de sorte cósmica para transformar um sussurro remoto numa manchete. Foi isso que aconteceu quando um radiotelescópio na África do Sul detetou um sinal extraordinariamente intenso, que viajou durante mais de oito mil milhões de anos até chegar até nós.

Por trás deste “grito” vindo do passado do Universo está uma colisão colossal entre duas galáxias. E há ainda um detalhe decisivo: um alinhamento raro no caminho amplificou o sinal, tornando-o observável a partir da Terra.

Ein Radiosignal reist über die halbe sichtbare Welt des Alls

No centro desta observação está um objeto de nome pouco inspirador: HATLAS J142935.3-002836. A sequência de números esconde, na verdade, 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 estava ainda muito longe do 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, instalado no deserto do Karoo, na África do Sul. Em condições normais, ondas de rádio vindas de tão longe já estariam fracas demais 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 cósmica, a chamada lente gravitacional.

Gravitationslinse: Die Natur baut ein Teleskop in den Kosmos

A galáxia intermédia está posicionada de forma quase perfeita na linha de visão, concentrando e reforçando as ondas de rádio provenientes do par de galáxias em colisão. Os astrónomos chamam a isto “efeito de lente”:

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

Este efeito pode multiplicar o brilho por vários fatores. Sem este reforço, o brilho rádio de HATLAS J142935 teria sido simplesmente impossível de detetar 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 uma grande varredura 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. Por trás do termo técnico esconde-se um fenómeno fascinante: uma espécie de laser cósmico que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias colidem, acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Quando duas galáxias se interpenetram, as nuvens de gás são comprimidas de forma violenta. O resultado: temperatura, densidade e radiação disparam, e formam-se novas estrelas a um ritmo acelerado.

Nesse 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 - todas com a mesma frequência e na mesma direção. Assim nasce um maser, o equivalente no rádio a um laser.

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

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

Sternenfabrik im Extremmodus

A colisão das galáxias envolvidas acelera de forma massiva a formação de estrelas. As estimativas apontam para o nascimento de várias centenas de massas solares de novas estrelas por ano. Para comparar: a nossa Via Láctea produz, grosso modo, uma a duas massas solares por ano.

Este “baby boom” extremo é uma pista importante para a equipa. Sugere que sinais de maser tão potentes surgem sobretudo 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 als Vorbote eines gigantischen Radioteleskops

O próprio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas, distribuídas por uma vasta área do deserto do Karoo. Em conjunto, funcionam como um telescópio virtual gigante, com elevada sensibilidade a ondas de rádio. O sistema monitoriza grandes zonas do céu do hemisfério sul e procura, de forma direcionada, regiões onde possam ocorrer lentes gravitacionais.

O MeerKAT tem ainda outra missão: serve de precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este megaprojeto internacional deverá, nos próximos anos, reunir milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA deverá aumentar a sensibilidade no domínio rádio em cerca de um fator dez.

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

Os investigadores esperam que o SKA consiga identificar milhares de fontes de maser até aqui escondidas. Especialmente promissoras são regiões do céu com grandes enxames de galáxias: a gravidade combinada desses enxames cria vários efeitos de lente e amplifica objetos de fundo em sequência.

Jagd auf versteckte „Laser“ im All

Com isto, a estratégia para futuras campanhas de observação fica clara: os próximos surveys vão apontar de propósito para áreas onde existam esses enxames massivos. Aí, funcionam como amplificadores naturais distribuídos, fazendo emergir 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, tornam-se abordáveis perguntas como:

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

Dentro de alguns anos, deverão existir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Eles vão oferecer uma imagem muito mais nítida do Universo distante no rádio do que a que hoje é possível. Os telescópios óticos chegam rapidamente ao limite, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem muita luz - já as ondas de rádio atravessam essas barreiras com muito mais facilidade.

Was Begriffe wie Megamaser und Gravitationslinse bedeuten

Para muitas pessoas, termos como “megamaser” ou “lente gravitacional” soam, à primeira vista, a ficção científica. Na prática, tratam-se de conceitos bem estabelecidos na física.

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 número enorme de moléculas ocupa o mesmo estado de energia excitado, podem emitir ao mesmo tempo ondas de rádio idênticas. Um megamaser é simplesmente uma versão cósmica particularmente potente.

As lentes gravitacionais, por sua vez, 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 sinuosa. Quando uma galáxia massiva fica exatamente entre nós e um objeto ao fundo, a sua luz pode chegar-nos concentrada e amplificada, por vezes até sob a forma de arcos ou anéis no céu.

A combinação destes dois efeitos é o que torna a descoberta tão especial: um maser natural reforçado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, esse 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 humanos de medição.