Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal emitido há oito bilhões de anos, numa época em que o Universo ainda não tinha sequer metade da idade atual. A origem é uma colisão colossal entre duas galáxias - e o que tornou a detecção possível foi um raro “golpe de sorte” cósmico, em que o feixe foi amplificado e direcionado até nós por uma lente natural.
Um sinal de rádio atravessa mais de oito bilhões de anos até chegar à África
No centro da observação está um objeto de nome técnico HATLAS J142935.3-002836. Por trás dessa identificação de catálogo existe um par de galáxias em processo de colisão, a uma distância imensa: cerca de oito bilhões de anos-luz da Terra. Em outras palavras, as ondas de rádio que agora chegam aos instrumentos partiram quando o Universo tinha aproximadamente cinco bilhões de anos.
Em condições normais, sinais assim se espalham e enfraquecem tanto ao longo do caminho que até radiotelescópios de grande porte têm dificuldade para separá-los do ruído de fundo. Desta vez, porém, ocorreu algo incomum durante a viagem.
Entre a fonte e a Terra, por acaso havia outra galáxia, cuja gravidade deforma o espaço e amplifica o sinal de rádio distante como se fosse uma lente óptica.
Esse efeito, conhecido como lente gravitacional, funciona como uma lupa gigantesca no espaço. A massa da galáxia intermediária curva o espaço-tempo e concentra as ondas de rádio produzidas pela colisão distante. Com isso, a intensidade medida aumenta muitas vezes. Foi justamente esse alinhamento entre fonte, lente e Terra que tornou o feixe detectável pelo equipamento sul-africano.
MeerKAT como “olho” de rádio para o Universo profundo
Quem registrou o sinal foi o conjunto de radiotelescópios MeerKAT, instalado no deserto do Karoo, na África do Sul. O sistema reúne 64 antenas parabólicas que operam em conjunto, como se fossem um único telescópio gigantesco. O MeerKAT varre uma grande área do céu do hemisfério sul em frequências de rádio, procurando de forma direcionada sinais fracos vindos de galáxias muito distantes.
A equipa liderada pelo astrofísico Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, analisou dados do MeerKAT Absorption Line Survey. Nesse programa, os pesquisadores examinam as observações em busca de assinaturas de rádio características de gases e moléculas no cosmos. Foi nesses conjuntos de dados que o grupo encontrou um sinal que se destacava nitidamente do padrão habitual de fundo.
A investigação indicou que o feixe vem de um chamado hidroxila-megamaser - e, neste caso, ele é ainda mais potente do que qualquer outro exemplo do mesmo tipo observado até hoje. Por isso, os autores propõem tratá-lo como um “gigamaser”, uma espécie de versão “super” desse tipo de laser cósmico.
Quando galáxias colidem e “lasers” de rádio entram em ação
A fonte física do sinal está em moléculas de hidroxila (OH) presentes numa zona de choque extrema, criada pela colisão de duas galáxias. Quando dois sistemas com bilhões de estrelas se interpenetram, enormes nuvens de gás e poeira são comprimidas sob pressões muito elevadas.
Essa compressão desencadeia vários efeitos ao mesmo tempo:
- Nuvens de gás são comprimidas e aquecidas.
- Moléculas como a hidroxila entram num estado de energia excitado.
- Novas estrelas nascem a uma taxa excepcionalmente alta.
- Ondas de choque e radiação aquecem ainda mais o ambiente.
No caso de HATLAS J142935, as condições chegam a um patamar extremo: estimativas apontam que, por ano, forma-se ali uma quantidade de estrelas equivalente a várias centenas de massas solares. Esse “modo fogos de artifício” contínuo mantém as moléculas de hidroxila num estado em que elas tendem a liberar energia sobretudo numa faixa muito específica de ondas de rádio.
O resultado é um maser cósmico - um parente do laser que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio.
Esses megamasers atuam como faróis naturais do Universo. Por emitirem radiação amplificada e mais direcionada, conseguem se sobressair mesmo a distâncias enormes. O gigamaser observado agora supera os casos conhecidos em brilho e, com isso, oferece pistas sobre processos particularmente violentos nas regiões centrais das galáxias em fusão.
O que as ondas de rádio revelam sobre galáxias distantes
Para a ciência, megamasers não são apenas curiosidades. Os seus sinais permitem mapear como o gás molecular se distribui em galáxias muito distantes. A partir disso, é possível inferir a intensidade da formação estelar e entender como as galáxias se transformam durante colisões.
Cada nova fonte identificada também melhora as estimativas de quão frequentes foram essas grandes fusões no Universo jovem. A expectativa é usar esse tipo de evidência para compreender como galáxias grandes atuais - incluindo a Via Láctea - cresceram até chegar à forma que vemos hoje.
MeerKAT como precursor do mega-projeto SKA
A medição recente é considerada o primeiro hidroxila-gigamaser comprovado cuja visibilidade foi garantida por uma lente gravitacional. Isso reforça uma estratégia de observação defendida por vários grupos há anos: quando lente, fonte e Terra ficam alinhadas de maneira favorável, a quantidade de sinais detectáveis pode aumentar de forma expressiva.
É exatamente essa abordagem que as equipas pretendem ampliar fortemente nos próximos anos. O MeerKAT funciona como campo de testes para o grande projeto internacional Square Kilometre Array (SKA). Essa rede, composta por milhares de antenas na África do Sul e na Austrália, deve elevar de modo significativo a sensibilidade em rádio em relação ao que existe hoje.
| Instrumento | Local | Destaque |
|---|---|---|
| MeerKAT | África do Sul, deserto do Karoo | 64 antenas, alta sensibilidade no céu do hemisfério sul |
| SKA (Fase 1) | África do Sul e Austrália | Milhares de antenas, cerca de dez vezes mais sensível do que o MeerKAT |
Com o início das primeiras fases do SKA previsto, em princípio, a partir de 2028, as equipas esperam localizar milhares de megamasers que hoje permanecem ocultos. Regiões com aglomerados de galáxias muito massivos são especialmente atraentes, porque nelas várias lentes gravitacionais podem atuar ao mesmo tempo. Por isso, essas áreas do céu devem ser monitoradas de forma regular e direcionada.
Um novo mapa do Universo em rádio
A análise combinada de dados do MeerKAT e do SKA deve produzir um mapa em rádio do cosmos distante sem precedentes. Com ele, será possível acompanhar tendências de formação estelar ao longo de bilhões de anos - inclusive em distâncias onde telescópios ópticos chegam ao limite.
Gigamasers como o recém-detectado funcionam como pontos de referência nesse panorama. Eles assinalam locais do Universo em que prevalecem condições relevantes também para a evolução de buracos negros supermassivos e de aglomerados estelares densos. Ao estudar essas fontes de maneira sistemática, torna-se possível testar modelos de crescimento dos núcleos galácticos.
O que significam termos como maser, lente gravitacional e ano-luz
Muitos desses termos parecem saídos de ficção científica, mas descrevem fenômenos físicos bastante concretos. Um maser é, essencialmente, um laser que emite ondas de rádio em vez de luz visível. A amplificação ocorre quando muitas moléculas idênticas, no mesmo estado excitado, “disparam” simultaneamente e liberam energia na mesma direção e no mesmo comprimento de onda.
Já a lente gravitacional tem um mecanismo completamente diferente: ela é consequência da teoria da relatividade geral. A massa deforma o espaço-tempo, e a luz - assim como as ondas de rádio - percorre trajetórias influenciadas por essa curvatura. Quando uma fonte distante, a lente e o observador ficam quase perfeitamente alinhados, um sinal fraco pode gerar múltiplas imagens e aparecer muito mais intenso.
Por fim, ano-luz não é uma unidade de tempo no sentido literal, e sim de distância: corresponde ao percurso que a luz - ou ondas de rádio - faz no vácuo em um ano, cerca de 9,5 trilhões de quilômetros. Ao vir de oito bilhões de anos-luz, o sinal atual mostra o quanto radiotelescópios modernos conseguem “olhar” para o passado do cosmos.
Descobertas desse tipo podem parecer abstratas à primeira vista, mas são muito valiosas para a astronomia. Quanto melhor os pesquisadores entendem processos como colisões de galáxias, fluxos de gás e emissão de maser, mais confiáveis se tornam as simulações do passado e do futuro cósmicos. A partir delas surgem modelos que também ajudam a planear novas missões, a projetar telescópios e a procurar fenômenos raros.
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