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

Nem sempre é preciso “ver” longe para perceber quão violento foi o universo jovem - às vezes basta ouvir. Um radiotelescópio na África do Sul registou um sinal de rádio extraordinariamente intenso que viajou mais de oito mil milhões de anos até chegar até nós. Por trás deste “grito” cósmico está a colisão colossal de duas galáxias, amplificada por uma coincidência rara no alinhamento do espaço.

O que torna o caso ainda mais impressionante é que, sem essa ajuda extra do cosmos, o sinal teria passado despercebido: a distância é tão grande que, em condições normais, as ondas de rádio chegariam fracas demais para serem medidas a partir da Terra.

Ein Radiosignal reist über die halbe sichtbare Welt des Alls

No centro da observação está um objeto com o nome pouco poético 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. Na altura, o universo tinha aproximadamente cinco mil milhões de anos - já não era “recém-nascido”, mas ainda estava muito longe do aspeto atual.

O sinal percorreu mais de metade do caminho através do cosmos observável antes de atingir, em abril de 2025, as antenas do radiotelescópio MeerKAT, no deserto do Karoo, na África do Sul. Em geral, a esta distância, ondas de rádio deste tipo tornam-se demasiado fracas para serem detetadas a partir da Terra.

Só uma combinação fora do comum de três corpos celestes tornou este sinal recordista mensurável.

Entre a fonte e a Terra existe, afinal, uma terceira galáxia. A sua massa curva o espaço à sua volta - um efeito descrito pela Teoria da Relatividade Geral. Essa curvatura funciona como uma enorme lupa cósmica, uma chamada lente gravitacional.

Gravitationslinse: Die Natur baut ein Teleskop in den Kosmos

A galáxia intermédia está posicionada com tal precisão no trajeto dos raios que concentra e reforça 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 ao longo do percurso.
• O sinal parece-nos mais brilhante e mais intenso do que seria sem a lente.

Este efeito pode multiplicar a luminosidade por um fator significativo. Sem esse reforço, o brilho de rádio de HATLAS J142935 teria sido simplesmente impossível de encontrar a partir da Terra. Uma equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou esta rara configuração tripla nos dados de uma grande varredura do MeerKAT.

Os investigadores analisaram observações do chamado MeerKAT Absorption Line Survey e deram com um sinal que saltava imediatamente à vista: invulgarmente brilhante, invulgarmente distante e claramente atribuível a um processo físico bem específico.

Wenn Galaxien zusammenkrachen: Ein „Laser“ aus dem All entsteht

No coração da descoberta está um chamado hidroxil-megamaser. Apesar do termo pesado, a ideia é fascinante: trata-se de uma espécie de laser cósmico que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio.

Na região onde as galáxias colidem, acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Quando duas galáxias se interpenetram, as nuvens de gás são comprimidas de forma brutal. O resultado é um salto na temperatura, na densidade e na radiação, com formação de novas estrelas a um ritmo acelerado.

Neste ambiente caótico, moléculas de hidroxilo (OH, uma ligação de oxigénio e hidrogénio) entram num estado excitado. Em condições certas, muitas dessas moléculas começam a emitir ondas de rádio idênticas - com a mesma frequência e na mesma direção. Assim nasce um maser, tecnicamente o equivalente em rádio 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 ultrapassa claramente todos os hidroxil-megamasers conhecidos até hoje. Por isso, propõem a designação gigamaser - uma categoria ainda mais energética de “radiolaser” no universo.

Sternenfabrik im Extremmodus

A colisão das galáxias envolvidas dispara a formação estelar. Estimativas indicam que ali nascem, por ano, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Para comparação, a nossa Via Láctea produz, de forma grosseira, uma a duas massas solares por ano.

Este “baby boom” extremo é uma pista essencial para os investigadores. Sugere que sinais de maser tão poderosos tendem a surgir sobretudo em fusões galácticas muito ativas e ricas em gás. Quanto mais gás, mais moléculas excitadas - e mais forte o maser.

Eigenschaft	Hydroxyl-Megamaser	Gigamaser (wie HATLAS J142935)
Typische Entfernung	Hunderte Millionen Lichtjahre	Mehrere Milliarden Lichtjahre
Luminosität	Sehr hoch	Noch deutlich höher
Umgebung	Galaxien in Kollision	Extrem gasreiche, gewaltige Verschmelzung

MeerKAT als Vorbote eines gigantischen Radioteleskops

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

O MeerKAT tem ainda outra função: serve de precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este megaprojeto internacional deverá, nos próximos anos, juntar milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA aumentará a sensibilidade no domínio do rádio em cerca de um fator dez.

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

Os cientistas esperam que o SKA venha a detetar milhares de fontes de maser até agora escondidas. Particularmente interessantes são regiões do céu com grandes enxames de galáxias. A gravidade combinada desses enxames gera múltiplos efeitos de lente, reforçando objetos de fundo em sequência.

Jagd auf versteckte „Laser“ im All

Com isto, a nova estratégia de observação fica clara: futuros levantamentos (surveys) vão apontar de propósito para zonas onde existam esses enxames massivos. Aí, eles funcionam como amplificadores naturais distribuídos, fazendo emergir sinais fracos das profundezas do espaço.

O objetivo é construir um catálogo o mais completo possível de fontes de maser distantes. Com esses dados, será possível abordar perguntas como:

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

Dentro de alguns anos, deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Eles oferecerão uma imagem muito mais nítida do universo distante emissor de rádio do que hoje é possível. Telescópios óticos esbarram rapidamente em limites, porque poeira e distâncias enormes absorvem muita luz - já as ondas de rádio atravessam esses obstáculos de forma relativamente eficaz.

Was Begriffe wie Megamaser und Gravitationslinse bedeuten

Para muitas leitoras e muitos leitores, termos como “megamaser” ou “lente gravitacional” soam, à primeira vista, a ficção científica. Na realidade, são 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 modo semelhante a como um laser amplifica luz. No espaço, este princípio pode surgir naturalmente: quando um número enorme de moléculas ocupa o mesmo estado energético excitado, elas podem emitir simultaneamente ondas de rádio idênticas. Um megamaser é simplesmente uma versão cósmica particularmente potente.

As lentes gravitacionais, por sua vez, assentam na ideia de Einstein de que a massa curva o espaço. Raios de luz - ou ondas de rádio - seguem essa curvatura como carros numa estrada sinuosa. Se uma galáxia massiva estiver exatamente entre nós e um objeto de fundo, podemos ver a sua radiação concentrada e reforçada, por vezes até sob a forma de arcos ou anéis no céu.

A combinação dos dois efeitos é o que 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 até nós como uma linha discreta num ficheiro de dados - mas conta uma história de destruição galáctica, nascimento de estrelas e da sofisticação dos instrumentos humanos de medição.