Apesar de parecer algo saído da ficção científica barata dos anos 1950, os «lasers espaciais» existem mesmo - e os astrofísicos detetaram agora o mais brilhante e distante de sempre.
Este «gigamaser» é emitido por uma colossal colisão entre galáxias, localizada a cerca de 8 mil milhões de anos-luz, onde o gás comprimido leva moléculas de hidróxido a libertar ondas de rádio intensas no mesmo comprimento de onda.
O gigamaser mais distante observado pelo MeerKAT
O recordista «laser de micro-ondas gigantesco» foi identificado pelo radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, com alguma ajuda natural de uma lente gravitacional.
«Estamos a observar o equivalente radioelétrico de um laser a meio caminho do Universo. Além disso, durante a sua viagem até à Terra, as ondas de rádio são ainda amplificadas por uma galáxia em primeiro plano, perfeitamente alinhada, mas sem relação com o fenómeno. Esta galáxia funciona como uma lente, tal como uma gota de água num vidro de janela, porque a sua massa curva o espaço-tempo local», afirma Thato Manamela, astrofísico da Universidade de Pretória, na África do Sul.
«Assim, temos um laser de rádio que atravessa um telescópio cósmico antes de ser detetado pelo potente radiotelescópio MeerKAT - uma combinação que tornou possível uma descoberta maravilhosamente fortuita.»
Embora hoje já não seja habitualmente tratado dessa forma, o termo «laser» começou por ser uma sigla. Significa «amplificação de luz por emissão estimulada de radiação» - mas, ao substituir a luz por micro-ondas, obtém-se um «maser».
Como se formam os masers astrofísicos
Lasers e masers surgem em condições semelhantes. É necessária uma grande quantidade de átomos ou moléculas num estado excitado, bem como fotões com uma energia específica a deslocarem-se pelo meio. Quando um fotão atinge um átomo ou uma molécula, pode desencadear a emissão de outro fotão com o mesmo nível de energia. Esses fotões adicionais podem, por sua vez, provocar a libertação de ainda mais fotões, amplificando a emissão.
Os masers astrofísicos naturais podem ocorrer em sistemas como cometas aquecidos por estrelas, atmosferas planetárias e estelares, regiões de formação de estrelas e remanescentes de supernovas. Emissões mais potentes, designadas megamasers, podem ser geradas por acontecimentos ainda mais energéticos, como buracos negros supermassivos ou colisões de galáxias.
O exemplo recentemente descoberto, designado HATLAS J142935.3–002836, ultrapassa a categoria de megamaser e integra uma classe ainda mais rara, conhecida como gigamaser. Estes podem ser milhares de milhões de vezes mais brilhantes do que um maser comum.
A colisão galáctica que alimenta o laser espacial
Libertar uma quantidade de energia tão elevada exige uma fornalha inimaginável e, neste caso, a fonte é a potência de duas galáxias que colidem para se transformarem numa só. As interações gravitacionais intensas comprimem o gás e desencadeiam um surto de formação de estrelas jovens. Os fotões destas estrelas recém-nascidas estimulam as moléculas de hidróxido dispersas, amplificando a respetiva emissão de micro-ondas e originando um gigamaser.
A luz deste acontecimento percorreu 7,82 mil milhões de anos-luz até chegar ao radiotelescópio MeerKAT, superando o anterior recorde de distância, de «apenas» 5 mil milhões. É também o objeto mais brilhante observado até agora, sobretudo devido à amplificação causada pela lente gravitacional que a luz atravessa no percurso até nós.
«Esta descoberta evidencia o potencial do MeerKAT para investigar megamasers de hidróxido a elevado desvio para o vermelho, melhorando a nossa compreensão dos mesmos e disponibilizando indicadores valiosos para explorar diferentes aspetos dos fluxos de saída galácticos e da atividade de fusão», escrevem os investigadores.
O estudo foi aceite para publicação na revista Avisos Mensais da Sociedade Astronómica Real: Cartas e está atualmente disponível em pré-publicação.
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