MeerKAT deteta um gigamasser recordista a 8 mil milhões de anos-luz

Esse sussurro - um potente sinal de rádio amplificado por um raro alinhamento cósmico - tornou-se uma das descobertas mais fascinantes da radioastronomia recente, oferecendo aos cientistas uma perspetiva mais nítida sobre a forma como colisões violentas entre galáxias moldaram o Universo jovem.

Um sinal de rádio recordista vindo de metade do Universo

O sinal tem origem num objeto com a designação técnica HATLAS J142935.3-002836, situado a mais de 8 mil milhões de anos-luz de distância. Quando esta radiação foi emitida, o Universo tinha apenas cerca de 5 mil milhões de anos, aproximadamente um terço da sua idade atual.

Em circunstâncias normais, quando chegasse à Terra, um sinal de rádio desta natureza seria irremediavelmente ténue. Espalhar-se-ia pelo espaço até se perder no ruído de fundo do cosmos.

“A deteção estabelece um novo recorde de distância para este tipo de sinal de rádio natural e sugere que ainda existem grandes populações de objetos semelhantes ocultas à nossa vista.”

O que tornou este caso excecional foi uma extraordinária coincidência geométrica no cosmos. Entre a Terra e a galáxia emissora encontra-se outra galáxia massiva, posicionada quase exatamente na mesma linha de visão. A sua gravidade curva e concentra as ondas de rádio que chegam de trás, funcionando como uma lupa natural. Este fenómeno, designado lente gravitacional, aumenta drasticamente a intensidade do sinal.

Os astrónomos calculam que esta amplificação multiplica por um grande fator a força da radiação, convertendo um objeto que seria invisível num elemento destacado nos dados do MeerKAT. Sem a galáxia intermédia, o sinal teria passado quase certamente despercebido.

Os ouvidos apurados do MeerKAT no deserto do Karoo

A deteção foi realizada pelo MeerKAT, uma rede de radiotelescópios instalada na região sul-africana do Karoo, através de dados do MeerKAT Absorption Line Survey. O MeerKAT reúne 64 antenas parabólicas distribuídas por planícies áridas, que operam em conjunto como um único instrumento.

A rede foi concebida para ter uma sensibilidade extrema a emissões de rádio fracas. Analisa continuamente vastas áreas do céu austral, procurando características subtis do espetro de rádio que podem denunciar nuvens de gás longínquas, galáxias e objetos raros como este.

“A combinação entre a ampla cobertura do céu e a elevada sensibilidade do MeerKAT está a transformar o remoto deserto do Karoo num dos postos de escuta mais produtivos da astronomia moderna.”

A equipa de investigação, liderada por Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou este alinhamento invulgar em dados recolhidos em abril de 2025. A análise preliminar, publicada no servidor de investigação arXiv, descreve uma configuração tripla: a galáxia de origem em colisão, a galáxia que funciona como lente entre ambas e a Terra, alinhadas de forma quase perfeita.

Quando as galáxias colidem: como nasce um gigamasser

O próprio sinal é produzido por moléculas de hidroxilo - uma combinação de um átomo de oxigénio e um de hidrogénio - escondidas no centro caótico de duas galáxias em fusão. Quando as galáxias chocam, as suas enormes nuvens de gás embatem e são comprimidas.

Essa compressão brutal gera temperaturas e densidades extremas. Nessas condições, as moléculas de hidroxilo são “bombeadas” para estados de energia mais elevados. Ao regressarem a níveis inferiores, emitem radiação em comprimentos de onda de rádio muito específicos.

Em vez de irradiar fracamente em todas as direções, esta emissão pode tornar-se coerente e extremamente concentrada, de forma algo semelhante ao processo que alimenta um laser. No espaço, estes objetos são chamados “masers”. Quando a emissão se torna extraordinariamente brilhante e abrange uma grande região numa fusão de galáxias, os astrónomos classificam-nos como “megamasers”.

“A fonte agora detetada é tão luminosa que os cientistas defendem que merece ser promovida a uma classe ainda mais energética, apelidada de ‘gigamasser’.”

No caso de HATLAS J142935, as galáxias em colisão parecem estar a formar estrelas a um ritmo feroz - centenas de vezes a massa do Sol por ano. Esta intensa formação estelar mantém as moléculas de hidroxilo excitadas, sustentando o potente feixe de rádio durante longos períodos de tempo cósmico.

Porque são importantes estes lasers cósmicos

Os megamasers e os gigamasers são muito mais do que curiosidades astronómicas. Funcionam como indicadores fiáveis de gás denso e poeirento em galáxias distantes, precisamente o material que alimenta a formação de estrelas e o crescimento de buracos negros.

Ao cartografarem a origem destas emissões, os astrónomos conseguem reconstituir a distribuição do gás em galáxias longínquas e perceber como as fusões o reorganizam. Por sua vez, isto contribui para modelos que explicam a evolução das galáxias, desde sistemas desordenados em colisão até estruturas espirais ou elípticas mais estáveis.

Sinais deste tipo também permitem estudar condições cósmicas muito para lá do alcance dos telescópios ópticos tradicionais, que enfrentam dificuldades quando a poeira bloqueia a luz visível. As ondas de rádio conseguem atravessar essa poeira e revelar atividade escondida nos núcleos galácticos.

O MeerKAT como precursor do Square Kilometre Array

Para além do entusiasmo imediato por bater um recorde de distância e intensidade, esta deteção funciona como uma prova de conceito. Demonstra que a combinação de levantamentos de rádio sensíveis com o efeito de lente gravitacional pode abrir uma nova janela para objetos ténues e distantes.

“Os astrónomos esperam agora que muitos mais megamasers e, talvez, gigamasers estejam à espera de ser encontrados por trás de lentes gravitacionais naturais espalhadas pelo céu.”

O MeerKAT serve de plataforma de teste para o Square Kilometre Array (SKA), um projeto internacional que acabará por instalar milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA foi concebido para ser cerca de uma ordem de grandeza mais sensível do que as instalações atuais, incluindo o MeerKAT.

Quando as primeiras fases do SKA entrarem em funcionamento, atualmente previstas para o final da década de 2020, os investigadores tencionam concentrar-se em regiões onde aglomerados massivos de galáxias curvam a luz e as ondas de rádio provenientes de objetos de fundo. Estes aglomerados geram múltiplos eventos de lente, transformando-se em vastas redes de amplificadores naturais.

• MeerKAT: 64 antenas parabólicas no Karoo, já em funcionamento e a realizar extensos levantamentos de rádio.
• Lente gravitacional: a massa de uma galáxia ou aglomerado em primeiro plano amplia fontes situadas no plano de fundo.
• Gigamasser: uma forma extremamente luminosa de maser de hidroxilo associada a fusões violentas de galáxias.
• SKA: rede de nova geração que alargará drasticamente o alcance destas pesquisas.

Ao revisitar sistematicamente regiões ricas em lentes e ao combinar os dados atuais do MeerKAT com futuras observações do SKA, os cientistas pretendem criar um catálogo de milhares de masers distantes. Esse catálogo poderá mostrar com que frequência ocorreram fusões galácticas em diferentes épocas e a rapidez com que se formaram estrelas nesses períodos turbulentos.

O que isto revela sobre o Universo jovem

Um sinal com 8 mil milhões de anos não fala apenas de uma fusão particularmente dramática. Também fornece dados estatísticos sobre toda uma era. Ao compararem deteções de masers a diferentes distâncias, os investigadores podem traçar a evolução da taxa de colisões entre galáxias ao longo do tempo cósmico.

No início do Universo, as galáxias estavam mais próximas umas das outras e eram mais ricas em gás, o que tornava as colisões mais frequentes e violentas. O gigamasser recentemente detetado constitui um dado oportuno desse período intermédio, quando o Universo ainda estava intensamente ocupado a formar estruturas massivas.

Estas medições podem ser integradas em simulações que acompanham milhares de milhões de galáxias virtuais enquanto se fundem, formam estrelas e fazem crescer buracos negros centrais. Fazer corresponder a população simulada de masers à população real constitui um teste poderoso à física incorporada nesses modelos.

Termos essenciais e o seu significado

Parte da terminologia associada a este resultado pode parecer carregada de jargão, mas as ideias subjacentes são relativamente simples:

Para quem não é especialista, uma forma útil de imaginar este acontecimento é pensar num farol distante a brilhar através de nevoeiro. As galáxias em fusão fornecem a fonte de luz intensa. A poeira e o gás são o nevoeiro, que normalmente esconde os pormenores. O gigamasser de hidroxilo é como um feixe concentrado que atravessa essa ocultação. A galáxia que cria a lente funciona então como uma lente de vidro espessa, intensificando o feixe para que o nosso telescópio, como um observador numa costa longínqua, o consiga distinguir.

Na próxima década, à medida que mais destes “lasers espaciais” naturais forem acompanhados, os investigadores esperam aperfeiçoar medições de distâncias cósmicas, testar teorias da gravidade em grandes escalas e compreender melhor como interagiram gás, estrelas e buracos negros durante algumas das épocas mais ativas e densamente povoadas do Universo.