MeerKAT capta sinal de gigamaser com oito mil milhões de anos

Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal extraordinariamente intenso que viajou durante mais de oito mil milhões de anos. Por trás deste “grito” vindo dos primórdios do cosmos está a colisão colossal entre duas galáxias, amplificada por uma coincidência cósmica favorável que tornou o sinal observável.

Um sinal de rádio atravessa mais de metade do Universo observável

A observação centra-se num objecto de nome pouco expressivo: HATLAS J142935.3-002836. Esta sequência de números identifica um par de galáxias que colidiu há cerca de oito mil milhões de anos. Nessa época, o Universo tinha aproximadamente cinco mil milhões de anos: já não era propriamente jovem, mas estava ainda muito longe do estado actual.

O sinal percorreu mais de metade do caminho através do cosmos observável antes de chegar, em Abril de 2025, às antenas do radiotelescópio MeerKAT, no deserto de Karoo, na África do Sul. A uma distância destas, estas ondas de rádio seriam normalmente demasiado fracas para poderem ser medidas a partir da Terra.

Só uma combinação excepcional de três corpos celestes tornou possível medir este sinal recorde.

Entre a fonte e a Terra encontra-se uma terceira galáxia. A sua massa curva o espaço à sua volta, um fenómeno descrito pela teoria da relatividade geral. Essa curvatura espacial funciona como uma enorme lupa cósmica, conhecida como lente gravitacional.

Lente gravitacional: a natureza constrói um telescópio no cosmos

A galáxia intermédia está posicionada com tal precisão no percurso do feixe que concentra e amplifica as ondas de rádio emitidas pelo par de galáxias em colisão. Os astrónomos designam este fenómeno por “efeito de lente”:

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

Este efeito pode multiplicar a luminosidade por um determinado factor. Sem esse reforço, a emissão de rádio de HATLAS J142935 teria permanecido simplesmente indetectável 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 extenso levantamento do MeerKAT.

Os investigadores analisaram observações do chamado MeerKAT Absorption Line Survey e encontraram um sinal que se destacou de imediato: invulgarmente brilhante, extraordinariamente distante e claramente associado a um processo físico específico.

Quando as galáxias colidem: nasce um “laser” no espaço

No centro da descoberta está um chamado hidroxil-megamaser. Por detrás deste termo complexo encontra-se um fenómeno fascinante: uma espécie de laser cósmico que, em vez de luz, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias colidem acumulam-se enormes quantidades de gás e poeira. Quando duas galáxias embatem uma na outra, as suas nuvens de gás são violentamente comprimidas. Como resultado, a temperatura, a densidade e a radiação aumentam drasticamente, enquanto novas estrelas se formam a grande ritmo.

Neste ambiente caótico, moléculas de hidroxilo (OH, um composto de oxigénio e hidrogénio) entram num estado excitado. Nas condições adequadas, muitas dessas moléculas passam a emitir ondas de rádio idênticas, todas com a mesma frequência e na mesma direcção. Assim se forma um maser, que é tecnicamente o equivalente radioeléctrico de um laser.

Este hidroxil-megamaser 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 supera claramente todos os hidroxil-megamasers conhecidos até agora. Por isso, propõem a designação gigamaser, ou seja, uma categoria ainda mais energética de radiolaser no espaço.

Fábrica de estrelas em modo extremo

A colisão das galáxias envolvidas impulsiona fortemente a formação estelar. As estimativas indicam que, todos os anos, ali se formam várias centenas de massas solares de novas estrelas. Em comparação, a nossa Via Láctea produz aproximadamente uma a duas massas solares por ano.

Este extremo “boom” de nascimentos estelares constitui um indício importante para os investigadores. Sugere que sinais de maser desta magnitude surgem provavelmente de forma preferencial em fusões de galáxias muito activas e ricas em gás. Quanto mais gás houver, mais moléculas excitadas existirão e mais intenso será o maser.

MeerKAT como precursor de um radiotelescópio gigantesco

O próprio telescópio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas distribuídas pelo deserto de Karoo. Em conjunto, formam um gigantesco telescópio virtual, muito sensível às ondas de rádio. O sistema monitoriza vastas regiões do céu meridional e procura especificamente zonas onde possam ocorrer lentes gravitacionais.

O MeerKAT desempenha ainda outra função: é o precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este grande projecto internacional deverá reunir, nos próximos anos, milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA aumentará a sensibilidade na gama das rádio-frequências em cerca de um factor de dez.

A assinatura de gigamaser agora medida é considerada um sinal do que em breve poderá ser possível em grande escala.

Os investigadores esperam que o SKA consiga detectar milhares de fontes de maser até agora ocultas. São particularmente interessantes as regiões do céu que contêm grandes aglomerados de galáxias. A gravidade combinada desses aglomerados cria vários efeitos de lente e amplifica sucessivamente os objectos situados no fundo.

Caça a “lasers” escondidos no espaço

A nova estratégia de observação está, assim, definida: os futuros levantamentos serão orientados especificamente para áreas onde se encontrem aglomerados tão massivos. Nesses locais, eles actuam como amplificadores naturais distribuídos, elevando sinais fracos vindos das profundezas do espaço.

O objectivo é criar um catálogo tão completo quanto possível de fontes de maser distantes. Com estes dados, será possível abordar questões como:

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

Dentro de alguns anos, deverão ser produzidos conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Estes permitirão obter uma imagem muito mais nítida do Universo distante que emite ondas de rádio do que era possível até agora. Os telescópios ópticos chegam rapidamente aos seus limites neste campo, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem grande parte da luz; as ondas de rádio, pelo contrário, atravessam esses obstáculos com relativa facilidade.

O que significam termos como megamaser e lente gravitacional

Para muitos leitores, palavras como “megamaser” ou “lente gravitacional” podem, à primeira vista, soar a ficção científica. Na realidade, referem-se a fenómenos de física bem estabelecidos.

Um maser (em inglês, Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é, tecnicamente, um dispositivo que amplifica micro-ondas, de forma semelhante àquela em que um laser amplifica luz. No espaço, este princípio surge naturalmente: quando um número extremamente elevado de moléculas ocupa o mesmo estado energético excitado, pode emitir simultaneamente ondas de rádio idênticas. Um megamaser é, simplesmente, uma versão cósmica particularmente potente desse fenómeno.

As lentes gravitacionais, por sua vez, assentam na ideia de Einstein de que a massa curva o espaço. Os raios de luz, ou as ondas de rádio, seguem essa curvatura como automóveis numa estrada curva. Quando uma galáxia muito massiva se encontra exactamente entre nós e um objecto de fundo, podemos observar a sua luz concentrada e amplificada, por vezes até sob a forma de arcos ou anéis no céu.

A combinação dos dois efeitos torna esta descoberta tão especial: um maser natural é amplificado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, este 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 sofisticação dos instrumentos de medição humanos.