MeerKAT identifica o gigamaser mais brilhante e distante - um “laser espacial” real

Apesar de parecer algo saído de uma ficção científica barata dos anos 1950, os “lasers espaciais” existem - e astrofísicos acabam de identificar o mais brilhante e o mais distante deles até agora.

O que são lasers espaciais, masers e megamasers

O fenômeno recém-detectado é um “gigamaser” que irrompe a partir de uma colisão colossal entre galáxias a cerca de 8 bilhões de anos-luz. Nesse ambiente extremo, gás comprimido estimula moléculas de hidroxila a emitir ondas de rádio intensas exatamente no mesmo comprimento de onda.

Embora hoje muita gente não pense assim, “laser” começou como uma sigla. O termo vem de “amplificação de luz por emissão estimulada de radiação” - e, quando a emissão não está na faixa da luz visível, mas sim na de micro-ondas, o nome apropriado passa a ser “maser”.

Lasers e masers surgem sob condições parecidas: é preciso uma grande quantidade de átomos ou moléculas em estado excitado e fótons com uma energia específica circulando pelo meio. Quando um fóton atinge um átomo ou molécula, pode induzir a emissão de outro fóton no mesmo nível de energia. Esses fótons adicionais, por sua vez, podem disparar novas emissões, reforçando o sinal - um processo de amplificação em cascata.

Masers naturais em astrofísica podem aparecer em cenários como cometas aquecidos por estrelas, atmosferas planetárias e estelares, regiões de formação de estrelas e remanescentes de supernovas. Já emissões muito mais fortes, chamadas de megamasers, podem ser geradas por eventos ainda mais energéticos, como buracos negros supermassivos ou galáxias em colisão.

O gigamaser HATLAS J142935.3–002836 e a colisão galáctica

O caso recém-revelado, catalogado como HATLAS J142935.3–002836, ultrapassa a categoria de megamaser e entra em um grupo ainda mais raro: o de gigamaser. Esses objetos podem ser bilhões de vezes mais luminosos do que um maser comum.

Para liberar tamanha energia, é necessário um “forno” praticamente inconcebível - e, aqui, ele é alimentado pelo choque de duas galáxias que estão se fundindo em uma só. As interações gravitacionais violentas comprimem o gás e desencadeiam um surto de formação de estrelas recém-nascidas. A radiação desses astros jovens excita as moléculas de hidroxila presentes ao redor, amplificando a emissão em micro-ondas e dando origem ao gigamaser.

Como o MeerKAT e a lente gravitacional tornaram o recorde possível

O “laser de micro-ondas gigantesco” que bateu recordes foi encontrado pelo radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, com uma ajuda natural extra: a lente gravitacional.

“Estamos vendo o equivalente em rádio de um laser, a meio caminho através do Universo. E não só isso: durante sua viagem até a Terra, as ondas de rádio ainda são mais amplificadas por uma galáxia em primeiro plano, perfeitamente alinhada, mas não relacionada. Essa galáxia funciona como uma lente, do mesmo modo que uma gota d’água em um vidro, porque sua massa curva o espaço-tempo local”, diz Thato Manamela, astrofísico da Universidade de Pretória, na África do Sul.

“Então temos um laser de rádio atravessando um telescópio cósmico antes de ser detectado pelo poderoso radiotelescópio MeerKAT - e tudo isso junto possibilitando uma descoberta maravilhosamente fortuita.”

A luz desse evento percorreu 7,82 bilhões de anos-luz até chegar ao MeerKAT, superando o recorde anterior, de “apenas” 5 bilhões. Além disso, é o mais brilhante já observado, em grande parte por causa do aumento de magnitude produzido pela lente gravitacional que a luz atravessa no caminho.

“Essa descoberta destaca o potencial do MeerKAT para investigar megamasers de hidroxila em alto desvio para o vermelho, aprimorando nosso entendimento sobre eles e oferecendo traçadores valiosos para explorar diferentes aspectos de fluxos de saída de galáxias e atividade de fusão”, escrevem os pesquisadores.

O estudo foi aceito para publicação na revista Avisos Mensais da Sociedade Astronômica Real: Cartas e, por enquanto, está disponível como uma pré-publicação.