Telescópio sul-africano capta poderoso sinal de rádio vindo do início do universo.

Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal extremamente intenso que viajou durante mais de oito mil milhões de anos. Por trás deste “grito” vindo da juventude do cosmos está uma colisão colossal entre duas galáxias - tornada visível graças a um feliz acaso cósmico que amplificou o sinal.

Um sinal de rádio atravessa metade do Universo observável

No centro da observação está um objeto com a designação pouco apelativa HATLAS J142935.3-002836. Por trás desta sequência de números esconde-se 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 propriamente jovem, mas ainda estava longe do estado actual.

O sinal percorreu mais de metade da distância do cosmos observável antes de atingir, em Abril de 2025, as antenas do radiotelescópio MeerKAT, situado na região desértica de Karoo, na África do Sul. Em circunstâncias normais, ondas de rádio vindas de tão longe já seriam demasiado fracas para poderem ser detectadas a partir da Terra.

Só uma combinação invulgar entre três corpos celestes tornou este sinal recordista mensurável.

Entre a fonte e a Terra encontra-se ainda uma terceira galáxia. A sua massa deforma o espaço em redor - um efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Essa curvatura espacial funciona como uma enorme lente cósmica, conhecida como lente gravitacional.

Lente gravitacional: a Natureza constrói um telescópio no cosmos

A galáxia intermédia está posicionada de forma tão precisa no trajecto do sinal que consegue concentrar e amplificar as ondas de rádio vindas do par de galáxias em colisão. Os astrónomos chamam a isto um “efeito de lente”:

• A massa da galáxia intermédia distorce o espaço.
• As ondas de rádio são desviadas durante o percurso.
• O sinal parece-nos mais brilhante e mais intenso do que seria sem essa lente.

Este efeito pode multiplicar a luminosidade por vários factores. Sem essa amplificação, o brilho rádio de HATLAS J142935 teria permanecido simplesmente invisível 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 vasto levantamento feito com o MeerKAT.

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

Quando galáxias colidem: nasce um “laser” vindo do espaço

No centro desta descoberta está um chamado hidroxilo megamaser. Apesar do nome técnico, trata-se de 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 se atravessam, as suas nuvens gasosas são comprimidas de forma violenta. O resultado é um forte aumento de temperatura, densidade e radiação, enquanto novas estrelas se formam a um ritmo acelerado.

Neste ambiente caótico, moléculas de hidroxilo (OH, um composto de oxigénio e hidrogénio) entram num estado excitado. Nas condições certas, muitas dessas moléculas começam a emitir ondas de rádio idênticas - todas com a mesma frequência e na mesma direcção. É assim que se forma um maser, tecnicamente o equivalente em rádio de um laser.

Este hidroxilo megamaser é tão luminoso que os investigadores querem colocá-lo numa nova categoria: o primeiro “gigamaser” confirmado.

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

Fábrica de estrelas em modo extremo

A colisão entre as galáxias envolvidas impulsiona fortemente a formação estelar. As estimativas indicam que ali se formam, por ano, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Em comparação, a nossa Via Láctea produz apenas cerca de uma a duas massas solares por ano.

Este “baby boom” extremo de estrelas é uma pista importante para os cientistas. Mostra que sinais maser desta magnitude surgem provavelmente com preferência em fusões galácticas muito activas e ricas em gás. Quanto mais gás houver, mais moléculas excitadas existirão e mais intenso será o maser.

Característica	Hidroxilo megamaser	Gigamaser (como HATLAS J142935)
Distância típica	Centenas de milhões de anos-luz	Vários milhares de milhões de anos-luz
Luminosidade	Muito elevada	Ainda claramente superior
Ambiente	Galáxias em colisão	Fusão extrema, muito rica em gás

O MeerKAT como precursor de um gigantesco radiotelescópio

O próprio telescópio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas espalhadas pela região do deserto de Karoo. Em conjunto, formam um telescópio virtual gigantesco, com elevada sensibilidade às ondas de rádio. O sistema observa grandes áreas do céu do hemisfério sul e procura especificamente regiões onde possam ocorrer lentes gravitacionais.

O MeerKAT desempenha ainda outra função: serve de antecessor 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 no domínio rádio em cerca de um factor dez.

A assinatura de gigamaser agora detectada é vista como um sinal do que em breve poderá ser possível em grande escala.

Os investigadores esperam que o SKA consiga identificar milhares de fontes maser até agora ocultas. Serão particularmente interessantes as regiões do céu onde existam grandes enxames de galáxias. A gravidade combinada desses sistemas produz vários efeitos de lente ao mesmo tempo, amplificando sucessivamente os objectos de fundo.

Caça a “lasers” escondidos no Universo

Assim, a nova estratégia de observação está definida: os levantamentos futuros irão focar-se especificamente em áreas onde existam esses enxames massivos. Nesses locais, eles funcionam como amplificadores naturais distribuídos, capazes de fazer emergir sinais fracos vindos das profundezas do espaço.

O objectivo é construir um catálogo o mais completo possível de fontes maser distantes. Com esses dados, será possível abordar questões 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 primitivas?

Dentro de alguns anos deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Esses dados oferecerão uma imagem muito mais nítida do Universo distante que emite em rádio do que aquela que hoje é possível obter. Os telescópios ópticos atingem rapidamente os seus limites neste campo, porque a poeira e as enormes distâncias absorvem muita luz - já as ondas de rádio conseguem atravessar essas barreiras com muito mais facilidade.

O que significam termos como megamaser e lente gravitacional

Para muitos leitores, palavras como “megamaser” ou “lente gravitacional” podem soar inicialmente a ficção científica. Na realidade, tratam-se de conceitos bem estabelecidos da física.

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

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

É a combinação destes dois efeitos que torna esta descoberta tão especial: um maser natural é ampliado por uma lupa natural e captado por um radiotelescópio moderno. No fim, este sinal com oito mil milhões de anos surge apenas como uma discreta linha num ficheiro de dados - mas conta uma história de destruição galáctica, nascimento de estrelas e da sofisticação dos instrumentos de medição humanos.