Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal de intensidade invulgar, emitido há mais de oito mil milhões de anos. Por detrás deste “grito” vindo da juventude do cosmos está a colisão colossal de duas galáxias - amplificada por uma coincidência cósmica feliz que tornou o fenómeno observável.
Um sinal de rádio atravessa metade do Universo observável
No centro destas observações está um alvo com o nome técnico HATLAS J142935.3-002836. Apesar da designação fria, trata-se de 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 no início absoluto, mas ainda muito longe do cenário actual.
A emissão percorreu mais de metade do caminho através do cosmos observável até chegar, em Abril de 2025, às antenas do radiotelescópio MeerKAT, instalado na região desértica do Karoo, na África do Sul. Em circunstâncias normais, ondas de rádio vindas de tão longe ter-se-iam tornado demasiado ténues para serem detectadas a partir da Terra.
"Só um alinhamento extraordinário de três corpos celestes tornou este sinal recorde mensurável."
Entre a fonte e nós existe, porém, uma terceira galáxia. A sua massa curva o espaço à sua volta - um efeito previsto pela Teoria da Relatividade Geral. Essa curvatura funciona como uma lente cósmica gigantesca, conhecida como lente gravitacional.
Lente gravitacional: quando a natureza monta um telescópio no espaço
A galáxia intermediária encontra-se colocada de forma tão precisa na linha de visão que concentra e reforça as ondas de rádio provenientes do par em colisão. Os astrónomos referem-se a isto como um “efeito de lente”:
- A massa da galáxia em primeiro plano distorce o espaço.
- As ondas de rádio são desviadas ao longo do percurso.
- O sinal chega-nos mais luminoso e intenso do que seria sem a lente.
Este mecanismo pode multiplicar o brilho por um factor elevado. Sem esse reforço, o brilho de rádio de HATLAS J142935 teria permanecido, simplesmente, indetectável a partir da Terra. Uma equipa liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, reconheceu esta rara configuração tripla nos dados de um grande levantamento do MeerKAT.
Os investigadores analisaram medições do chamado MeerKAT Absorption Line Survey e encontraram uma assinatura que saltava à vista: extraordinariamente brilhante, extraordinariamente distante e claramente associada a um processo físico específico.
Quando galáxias colidem: nasce um “laser” do espaço
O elemento-chave da descoberta é um chamado megamaser de hidroxilo. Por detrás do termo está um fenómeno notável: uma espécie de laser cósmico que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio.
Na zona onde as galáxias colidem, acumulam-se quantidades enormes de gás e poeira. Quando duas galáxias se interpenetram, as suas nuvens de gás são comprimidas de forma violenta. Como resultado, temperatura, densidade e radiação aumentam abruptamente, e a formação de novas estrelas dispara.
Neste ambiente turbulento, moléculas de hidroxilo (OH, um composto de oxigénio e hidrogénio) entram num estado excitado. Quando se verificam as condições certas, muitas dessas moléculas começam a emitir ondas de rádio idênticas - todas com a mesma frequência e na mesma direcção. Forma-se assim um maser, o equivalente em rádio de um laser.
"Este megamaser de hidroxilo é tão brilhante que os investigadores querem classificá-lo numa nova categoria: como o primeiro 'gigamaser' confirmado."
Glowacki e a sua equipa defendem que a intensidade medida ultrapassa claramente a de todos os megamasers de hidroxilo conhecidos até hoje. Por isso, propõem a designação gigamaser - uma categoria ainda mais energética de “radiolaser” no Universo.
Fábrica de estrelas em modo extremo
A colisão das galáxias envolvidas impulsiona de forma massiva a formação estelar. As estimativas indicam que ali se formam, por ano, várias centenas de massas solares em novas estrelas. Para comparação: a nossa Via Láctea produz, grosso modo, cerca de uma a duas massas solares por ano.
Este “baby boom” extremo é uma pista relevante para os cientistas. Sugere que sinais de maser tão potentes surgem, provavelmente, com maior frequência em fusões de galáxias muito activas e ricas em gás. Quanto mais gás houver, mais moléculas excitadas existem - e mais intenso se torna o maser.
| Característica | Megamaser de hidroxilo | Gigamaser (como HATLAS J142935) |
|---|---|---|
| Distância típica | Centenas de milhões de anos-luz | Vários milhares de milhões de anos-luz |
| Luminosidade | Muito elevada | Ainda claramente mais elevada |
| Ambiente | Galáxias em colisão | Fusão gigantesca extremamente rica em gás |
MeerKAT como precursor de um radiotelescópio gigantesco
O próprio MeerKAT é composto por 64 antenas parabólicas, distribuídas por uma vasta área no deserto do Karoo. Em conjunto, funcionam como um telescópio virtual enorme, com elevada sensibilidade para ondas de rádio. O sistema vigia grandes zonas do céu do hemisfério sul e procura, de forma dirigida, regiões onde seja provável encontrar lentes gravitacionais.
O MeerKAT cumpre ainda outra função: é um precursor técnico e científico do Square Kilometre Array (SKA). Este projecto internacional pretende reunir, nos próximos anos, milhares de antenas na África do Sul e na Austrália. O SKA deverá aumentar a sensibilidade no domínio do rádio em cerca de um factor dez.
"A assinatura de gigamaser agora medida é vista como um indicador - mostra o que em breve será possível em grande escala."
Os investigadores esperam que o SKA consiga detectar milhares de fontes de maser até agora ocultas. Regiões especialmente promissoras são as que contêm grandes enxames de galáxias. A sua gravidade combinada pode gerar vários efeitos de lente e amplificar objectos de fundo em sequência.
Caça a “lasers” escondidos no Universo
Desta forma, a estratégia para futuras campanhas de observação fica delineada: novos levantamentos irão apontar deliberadamente para áreas onde existam esses enxames massivos. Aí, eles actuam como amplificadores naturais distribuídos, trazendo à tona sinais fracos vindos de profundezas cósmicas.
O objectivo é construir um catálogo tão completo quanto possível de fontes de maser distantes. Com esse conjunto de dados, será possível abordar questões como:
- Com que frequência as galáxias se fundem ao longo da história cósmica?
- Em que medida estas colisões aceleram a formação de estrelas?
- Como está distribuído o gás molecular nas galáxias primordiais?
Dentro de alguns anos, deverão surgir conjuntos de dados combinados do MeerKAT e do SKA. Esses resultados oferecerão uma imagem muito mais nítida do Universo distante em rádio do que era possível até agora. Telescópios ópticos esbarram rapidamente em limitações, porque a poeira e as distâncias enormes absorvem muita luz - já as ondas de rádio atravessam estes obstáculos com maior facilidade.
O que significam termos como megamaser e lente gravitacional
Para muitas pessoas, palavras como “megamaser” ou “lente gravitacional” podem soar a ficção científica. Na prática, descrevem física bem estabelecida.
Um maser (em inglês: Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) é, tecnicamente, um dispositivo que amplifica micro-ondas, de forma semelhante a como um laser amplifica luz. No espaço, o mesmo princípio pode ocorrer naturalmente: quando um número extremamente elevado de moléculas ocupa o mesmo estado energético excitado, elas conseguem emitir, em simultâneo, ondas de rádio idênticas. Um megamaser é apenas uma versão cósmica particularmente potente deste efeito.
As lentes gravitacionais, por sua vez, assentam 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 sinuosa. Se uma galáxia muito massiva estiver exactamente entre nós e um objecto mais distante, podemos ver a sua luz concentrada e amplificada, por vezes mesmo sob a forma de arcos ou anéis no céu.
A singularidade desta descoberta resulta precisamente da combinação dos dois efeitos: um maser natural, reforçado por uma lente natural, captado por um radiotelescópio moderno. No fim, este sinal com oito mil milhões de anos aparece como uma linha discreta num ficheiro de dados - mas conta uma história de destruição galáctica, nascimento de estrelas e da sofisticação dos instrumentos de medição humanos.
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