No semiárido do Karoo, na África do Sul, um radiotelescópio captou um sinal emitido há cerca de oito bilhões de anos. O que parece apenas um ruído discreto, na prática, é a assinatura de uma colisão entre duas galáxias - um achado recorde que dá aos astrónomos uma janela rara para a fase “jovem” do Universo.
Um sinal recorde atravessa mais de metade do Universo visível
A nova análise concentra-se num objeto de nome pouco amigável: HATLAS J142935.3-002836. Trata-se de uma fusão de galáxias tão distante que a radiação de rádio saiu de lá quando o Universo tinha apenas cerca de cinco bilhões de anos. Desde então, esse feixe percorreu um cosmos em expansão por mais de metade da distância hoje observável - até cruzar, por fim, o “campo de visão” do radiotelescópio sul-africano MeerKAT.
Em condições normais, um sinal assim teria se perdido no ruído de fundo. À medida que se propagam, as ondas de rádio se espalham e enfraquecem, tornando-se praticamente indetetáveis a distâncias tão extremas. É aqui que entra um efeito físico que Albert Einstein descreveu teoricamente há mais de um século.
"Uma galáxia, por acaso, posicionada exatamente no lugar certo funciona como uma lente gigantesca e amplifica o sinal distante - um golpe de sorte cósmico."
Entre a fonte remota e a Terra existe uma segunda galáxia, muito massiva. A gravidade dela deforma o espaço ao redor e desvia as ondas de rádio, num fenómeno chamado lente gravitacional. Em termos simples, essa galáxia atua como uma lupa que concentra o sinal atrás dela, tornando-o detetável. Sem esse “aumento” natural, o brilho de rádio não teria aparecido nem mesmo para o MeerKAT.
A equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, identificou essa configuração rara em três partes - fonte, lente e Terra - nos dados do MeerKAT Absorption Line Survey. A partir daí, os pesquisadores quantificaram o quanto a lente eleva a luminosidade aparente do sinal, viabilizando observações que antes eram possíveis apenas para fontes muito mais próximas.
MeerKAT: 64 antenas no Karoo à procura de sinais ténues
A deteção foi feita com o MeerKAT, um conjunto de 64 antenas de radiotelescópio distribuídas pela paisagem árida do Karoo. Em conjunto, elas operam como um radiotelescópio virtual gigantesco, com alta sensibilidade a ondas de rádio muito fracas.
- Localização: deserto do Karoo, na África do Sul
- Número de antenas: 64 antenas parabólicas
- Faixa de observação: sobretudo o céu do hemisfério sul
- Principais alvos: galáxias distantes, pulsares, buracos negros, lentes gravitacionais
O MeerKAT varre continuamente grandes áreas do céu onde lentes gravitacionais tendem a surgir com maior frequência. Isso aumenta a probabilidade de registar, por acaso, episódios de amplificação como este. Após a análise, ficou claro: além de extremamente distante, o sinal captado também é anormalmente brilhante.
Quando galáxias colidem: o nascimento de um “laser” cósmico
As ondas de rádio vêm de uma região em que duas galáxias colidiram de frente. Em colisões desse tipo, imensas nuvens de gás chocam-se, são comprimidas com força e formam zonas densas e quentes - ambientes em que novas estrelas passam a nascer a um ritmo aceleradíssimo.
Nessas áreas turbulentas existe uma grande quantidade de moléculas, incluindo hidroxila (OH), composta por oxigénio e hidrogénio. As condições extremas colocam essas moléculas num estado excitado; ao liberar energia, elas emitem radiação de rádio de forma alinhada e intensificada, num processo semelhante ao de um laser, só que no domínio das ondas de rádio.
Os especialistas chamam esse mecanismo de “Maser” (de “Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation”). Em fusões de galáxias muito energéticas, o fenómeno pode tornar-se um “Megamaser”, isto é, um maser de potência gigantesca. O objeto observado agora parece exceder de forma clara até mesmo esse patamar.
"A intensidade medida sugere que se trata de um "Gigamaser" - uma liga de emissores cósmicos que, até agora, mal tinha sido caracterizada."
Por isso, Glowacki e colegas defendem a criação de uma nova categoria para esses casos extremos. O brilho recorde também funciona como termómetro da violência do evento: na galáxia em fusão, a formação estelar atinge, a cada ano, uma massa total de várias centenas de sóis. Esse surto de nascimento de estrelas fornece o “combustível” que mantém as moléculas de hidroxila continuamente excitadas.
Por que essa radiação é tão importante para a ciência
Para a astronomia, megamasers - e potenciais gigamasers - são muito mais do que curiosidades. Eles atuam como marcadores luminosos naturais de regiões que, de outra forma, seriam difíceis de estudar. As ondas de rádio atravessam poeira e gás que bloqueiam a luz visível.
Ao analisar espectros e distribuição de brilho, é possível reconstruir onde e em que quantidade existe gás molecular numa galáxia - como se fosse um mapa de “matéria-prima” para futuras estrelas. E, ao comparar a ocorrência desses masers em diferentes distâncias, pesquisadores conseguem inferir como a formação estelar e as fusões de galáxias mudaram ao longo da história cósmica.
Mudança de estratégia: à caça de milhares de “lasers” escondidos
A observação divulgada agora é o primeiro caso conhecido de um emissor de hidroxila tão brilhante detetado graças a uma lente gravitacional. É exatamente esse ponto que torna o resultado tão relevante: ele indica que pode existir um grande número de masers ainda invisíveis, à espera do alinhamento certo para serem ampliados.
A expectativa é que o Universo abrigue inúmeros megamasers cujos sinais, sem amplificação, seriam fracos demais. Para encontrá-los, uma abordagem promissora é apontar as antenas para zonas do céu com grandes aglomerados de galáxias. Esses aglomerados funcionam como uma rede de lentes gravitacionais, intensificando o que estiver por trás.
| Objetivo da observação | Papel da lente gravitacional |
|---|---|
| Masers distantes em galáxias em colisão | Amplificar o sinal por múltiplos fatores |
| Estrutura de núcleos galácticos | Aumentar detalhes finos |
| Matéria escura em aglomerados de galáxias | Reconstruir a distribuição de massa |
Com base nisso, grupos de pesquisa ao redor do mundo planeiam programas de busca sistemática. A meta é montar um catálogo abrangente de fontes de maser distantes, cobrindo desde as primeiras fusões de galáxias até sistemas relativamente jovens.
MeerKAT como precursor do megaempreendimento SKA
Nos últimos anos, o MeerKAT tem servido de base técnica e científica para um projeto ainda maior: o Square Kilometre Array (SKA). A iniciativa internacional prevê milhares de antenas na África do Sul e na Austrália, formando uma área efetiva de coleta de cerca de um quilómetro quadrado.
Com isso, a sensibilidade deverá aumentar em aproximadamente um fator dez em relação aos sistemas atuais. Sinais mais fracos, distâncias maiores e estruturas mais finas passam a ficar ao alcance. As primeiras fases do SKA devem entrar em operação no fim desta década. Ao combinar essas medições com dados do MeerKAT, será possível construir uma imagem de rádio profunda do Universo distante, na qual fontes de maser se destacam como verdadeiras boias luminosas.
O que leigos devem saber sobre lentes gravitacionais e masers
Para quem se perde nos termos, ajudam duas analogias simples. Uma lente gravitacional funciona como uma lente de vidro que faz um objeto distante parecer maior e mais brilhante - com a diferença de que, aqui, é a massa de uma galáxia que curva o espaço e concentra a luz.
Já um maser lembra um apontador laser comum de apresentações. No laser, o que se intensifica é luz visível; no maser, o que se reforça são ondas de rádio ou micro-ondas. No caso atual, os dois efeitos - lente e maser - atuam em conjunto, e é essa combinação que torna o evento remoto observável.
Descobertas assim têm efeitos práticos para a pesquisa: fornecem pontos de medição para a expansão do Universo, ajudam a estimar distâncias e revelam o papel das colisões no crescimento das galáxias. A cada novo sinal recorde, fica mais nítido um Universo em que choques e turbulência em escala colossal acabam por criar as condições para novas estrelas, planetas e, no longo prazo, ambientes potencialmente habitáveis.
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