Astrónomos descobrem a rajada rápida de rádio FRB 20240304B mais distante

Por vezes, chegam-nos do espaço sinais de rádio estranhos e fantasmagóricos que os astrónomos ainda não conseguiram explicar de forma conclusiva.

Uma das razões é que desaparecem quase tão depressa como surgem.

Os fenómenos efémeros conhecidos como rajadas rápidas de rádio (FRB) contam-se entre as ocorrências mais misteriosas do Universo, ainda mais inquietantes do que os supostos homenzinhos verdes com gosto por sondas físicas.

Se estivessem relacionados, ficariam resolvidos, de uma só vez, dois grandes mistérios.

As FRB são, porém, rajadas de ondas de rádio provenientes do cosmos distante, que duram geralmente minúsculas frações de segundo - daí serem rápidas.

A sua curta duração e o facto de surgirem em pontos aleatórios do céu têm dificultado a identificação das suas origens durante as quase duas décadas que passaram desde a sua descoberta, em 2007.

A rajada rápida de rádio mais distante

Os astrónomos obtiveram agora uma pista importante: anunciaram a FRB mais distante até hoje, designada FRB 20240304B. Esta rajada de energia ancestral foi emitida num milésimo de segundo e atravessou 80 por cento da história do Universo até chegar a nós.

«O que torna as rajadas rápidas de rádio interessantes é que não sabemos o que as gera», explica a autora principal, Manisha Caleb, radioastrónoma e astrofísica da Universidade de Sydney.

«Temos teorias sobre os objetos que as produzem, mas não dispomos de provas conclusivas.»

Quem será, então, o responsável cósmico neste caso? Uma possibilidade é um magnetar: uma espécie de estrela de neutrões em versão reforçada, com os campos magnéticos mais poderosos do Universo e a massa de um Sol inteiro comprimida numa esfera magnética do tamanho da baía de São Francisco.

Há, contudo, outro enigma. Apesar das suas origens de intensidade incompreensível e da capacidade de libertarem, em milésimos de segundo, uma energia equivalente à de 500 milhões de sóis, estas rajadas podem ser fenómenos relativamente modestos quando comparadas com outras explosões estelares. Isso abriu caminho a um leque de possibilidades e tornou ainda mais difícil identificá-las de forma conclusiva:

«Nós, observadores, só podemos eliminar modelos, nunca prová-los. Por isso, quando há 100 para eliminar, é preciso bastante tempo.» - J. Xavier Prochaska, astrónomo e astrofísico

«No fundo, isso acontece porque as energias envolvidas são modestas. São extremas para a emissão de ondas de rádio, mas não se comparam à energia de uma supernova ou de uma rajada de raios gama», disse ao ScienceAlert J. Xavier Prochaska, astrónomo e astrofísico da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.

«Por isso, os teóricos criaram quase 100 modelos para as gerar.

«Nós, observadores, só podemos eliminar modelos, nunca prová-los. Por isso, quando há 100 para eliminar, é preciso bastante tempo.»

A galáxia anã de origem da FRB 20240304B

No estudo publicado na revista Science, uma vasta equipa internacional de astrónomos recorreu a vários observatórios para investigar esta misteriosa FRB, proveniente do «meio-dia cósmico»: uma época situada apenas 3 mil milhões de anos após o Big Bang, quando a formação de estrelas no Universo atingia o seu auge.

A rajada foi identificada em março de 2024 com o MeerKAT, um radiotelescópio de 64 antenas situado no Parque Nacional Meerkat, na África do Sul.

Os investigadores apontaram depois dois telescópios terrestres de sensibilidade extrema para a zona correspondente do céu, na esperança de ver a galáxia que a acolhia. Encontraram... escuridão.

Observaram tão longe quanto lhes foi possível, «mas simplesmente não havia nada para ver», diz Prochaska.

Chamaram então a artilharia pesada em órbita - por enquanto, apenas uma metáfora -: o JWST, com a sua excecional sensibilidade aos infravermelhos.

E, se esperavam encontrar um monstro, depararam-se com um rato:

«Pensávamos que seria uma galáxia grande, bem formada e com muitas estrelas, mas era uma pequena galáxia anã, embora estivesse a formar estrelas ativamente», afirma Caleb.

No total, esta galáxia anã tem uma massa 1.000 vezes inferior à esperada.

É também extremamente jovem: 90 por cento da sua massa estelar formou-se nos últimos 30 milhões de anos.

Esta descoberta levou os astrónomos a favorecerem um magnetar como possível fonte da histórica FRB.

Outro cenário destacado para as FRB envolve a colisão de duas estrelas de neutrões, um embate catastrófico que produz um buraco negro ou uma estrela de neutrões de massa muito elevada, além de uma boa quantidade de ouro, literalmente.

Mas as estrelas de neutrões orbitam uma em torno da outra durante milhares de milhões de anos antes de colidirem, como um casal ainda tímido num segundo encontro. Por isso, este cenário não faria sentido numa galáxia jovem.

Os magnetares, pelo contrário, podem formar-se e libertar a sua energia magnética em apenas milhões de anos, sobretudo numa galáxia pobre em metais como esta, onde nascem estrelas de grande massa.

O que a FRB revelou pelo caminho

Tal como bons convidados, as FRB também trazem presentes, neste caso de natureza astrofísica.

Embora a luz viaje à sua própria velocidade, o limite máximo da física, só o faz no vácuo.

Quando esta FRB atravessou o gás frio e ionizado, ou seja, eletricamente carregado, que permeia o cosmos, as ondas de frequência mais baixa abrandaram mais do que as de frequência mais elevada e, por isso, chegaram mais tarde.

O gás turbulento, muito provavelmente situado na galáxia de origem, também dispersou o sinal, espalhando-o por vários milissegundos.

As FRB funcionam assim como uma lanterna astronómica. Neste caso, o sinal foi alterado por duas estruturas de escala cósmica enquanto atravessava a maior parte do Universo até chegar a nós.

Nesse percurso, ajudou a revelar um grupo de galáxias até então desconhecido, situado a cerca de 3,5 mil milhões de anos-luz. Trouxe também a marca iónica do enxame de Virgem, a estrutura desse género mais próxima da Terra, a apenas cerca de 54 milhões de anos-luz.

Por fim, como os investigadores assinalam, só conhecemos cerca de 100 FRB cujas galáxias de origem foram confirmadas, e a maioria encontra-se milhares de milhões de anos-luz mais perto. Esta descoberta não foi, portanto, apenas a cereja no topo de uma sobremesa celestial, mas uma sobremesa inteira colocada sobre outra.

«Como compreendemos muito pouco sobre o que gera as FRB, só podíamos esperar que existissem em épocas tão recuadas», disse Prochaska ao ScienceAlert.

«Agora demonstrámos que existiam, e isso vai impulsionar novos estudos dedicados a encontrar outras - e a procurar a distâncias ainda maiores!»

A investigação foi publicada na revista Science.

Este artigo foi verificado e editado por Rebecca Dyer. Embora nos orgulhemos do nosso processo, também somos humanos. Se detetar algum erro, informe-nos.