No interior da África do Sul, um radiotelescópio captou um sinal que foi emitido há cerca de oito bilhões de anos. Ele vem de duas galáxias em colisão, ganhou intensidade no caminho graças a uma “lupa” cósmica e supera todos os recordes já registados para a sua categoria. Por trás do achado não há apenas sorte: há também uma abordagem nova que deve permitir aos cientistas identificar, no futuro, milhares de “lasers do espaço” semelhantes.
Como um acaso cósmico tornou possível um sinal recordista
A história começa com um objeto distante de nome pouco poético: HATLAS J142935.3-002836. Essa galáxia existia numa época em que o Universo tinha apenas cerca de cinco bilhões de anos - menos de metade da idade atual. De lá, partiu um sinal de rádio altamente concentrado.
Após viajar por mais de oito bilhões de anos-luz - ou seja, mais de metade da extensão observável do Universo -, o sinal chegou às antenas do radiotelescópio sul-africano MeerKAT. Em condições normais, numa distância dessas, a emissão ficaria tão espalhada e fraca que seria impossível detectá-la.
“Apenas uma combinação extremamente favorável de três objetos celestes tornou a observação possível.”
O que mudou o jogo foi a presença, entre a galáxia distante e a Terra, de uma segunda galáxia muito massiva posicionada quase exatamente na mesma linha de visada. A gravidade desse objeto de primeiro plano deforma o espaço ao seu redor e, com isso, altera a trajetória das ondas de rádio. Esse efeito é conhecido como lente gravitacional.
Na prática, a lente funciona como uma lupa: a galáxia intermediária amplifica e concentra o sinal que chega até nós, deixando-o mais brilhante do que seria de esperar para aquela distância. Sem esse alinhamento triplo - fonte, “lupa” e Terra praticamente na mesma direção -, a emissão não teria aparecido nos dados.
Um grupo liderado pelo astrofísico Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, encontrou essa configuração rara em observações do Levantamento de Linhas de Absorção do MeerKAT. Os resultados preliminares, publicados no servidor de preprints arXiv, descrevem um tipo de “experimento natural” que abre uma janela para regiões que normalmente ficam além de qualquer limite de medição.
MeerKAT: enormes “ouvidos” de rádio no deserto do Karoo
A detecção foi feita com o MeerKAT, na África do Sul. O conjunto reúne 64 antenas parabólicas espalhadas pela paisagem árida do Karoo. Operando em conjunto, elas equivalem a um radiotelescópio virtual gigantesco, com capacidade muito fina de “escutar” ondas de rádio.
O MeerKAT acompanha grandes áreas do céu do hemisfério sul quase continuamente. Um dos alvos preferenciais são regiões onde se espera encontrar lentes gravitacionais - por exemplo, áreas ricas em galáxias massivas ou aglomerados de galáxias. É justamente ali que os pesquisadores procuram sinais amplificados como o que foi observado agora.
- Localização: deserto do Karoo, África do Sul
- Número de antenas: 64 parabólicas individuais
- Início de operação: final da década de 2010
- Ponto forte: alta sensibilidade a ondas de rádio muito fracas
- Função: precursor e componente do futuro Square Kilometre Array (SKA)
Em abril de 2025, as antenas registaram um sinal incomumente brilhante. A análise indicou a origem: uma região onde duas galáxias estão efetivamente a colidir. É nesse cenário que surge um fenómeno extremamente energético - um megamaser produzido por moléculas de hidroxila.
Quando galáxias colidem e disparam um “laser” cósmico
A fonte física do recorde parece discreta à primeira vista: moléculas de hidroxila, formadas por um átomo de oxigénio e um de hidrogénio (OH). O ponto crucial, porém, é o ambiente em que elas estão: o centro de uma colisão galáctica violenta.
Quando duas galáxias se chocam, nuvens de gás e poeira se misturam. Reservatórios gigantescos de gás são comprimidos, formando frentes de choque e ondas de choque. Em meio a esse processo, as moléculas de OH podem entrar num estado de excitação muito particular.
Se as condições forem adequadas, essas moléculas passam a emitir ondas de rádio não de forma aleatória, mas de modo coerente, amplificado e colimado. O mecanismo lembra o princípio de um laser - só que no domínio do rádio. Por isso, a comunidade chama o processo de maser (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Quando o efeito se torna especialmente intenso, o nome muda para megamaser.
“No caso de HATLAS J142935, os pesquisadores chegam a falar em um possível “gigamaser” - uma categoria nova e ainda mais extrema.”
A luminosidade inferida para a emissão supera a de todos os hidroxil-megamasers conhecidos até agora. Por esse motivo, a equipa de Glowacki propõe colocar o objeto numa classe própria. O termo “gigamaser” serviria para indicar o quanto o sinal é mais energético do que o padrão observado em casos típicos.
Fábrica de starburst: centenas de sóis por ano
A explicação para tanta potência está na taxa absurda de formação estelar durante a colisão. As estimativas apontam para várias centenas de massas solares por ano. Na Via Láctea, em comparação, esse valor fica em apenas uma a duas massas solares por ano.
Fases tão extremas de “starburst” produzem radiação intensa e muitos processos de choque, mantendo as moléculas de OH constantemente excitadas. Assim, o efeito de maser pode permanecer ativo por longos períodos, brilhando como um farol cósmico.
O que os pesquisadores podem extrair do sinal de rádio
As ondas de rádio vindas do possível gigamaser carregam muita informação. Elas indicam onde se encontra o gás molecular denso dentro do sistema em colisão, a que velocidades ele se move e quão concentrado está. Isso dá aos astrofísicos um meio de mapear regiões internas de galáxias muito distantes.
Também chama atenção a ligação entre sinais de maser e a história de evolução das galáxias. Colisões e fusões são peças centrais na formação e transformação de galáxias ao longo de bilhões de anos. Cada novo maser encontrado ajuda a completar o quadro sobre com que frequência essas fusões acontecem e quão violentas elas podem ser.
Como telescópios óticos rapidamente esbarram em nuvens de poeira, o rádio oferece vantagem: ondas de rádio atravessam poeira com bem mais facilidade. Por isso, observações em rádio conseguem alcançar zonas que, na luz visível, ficam totalmente encobertas.
MeerKAT como precursor: começa a caça a milhares de masers escondidos
Esta descoberta é apresentada como o primeiro hidroxil-gigamaser tornado observável com a ajuda de uma lente gravitacional. A combinação - um maser muito poderoso, mas distante demais, somado a uma “lupa” cósmica - passa agora a servir de modelo para procurar outros casos.
Os astrofísicos suspeitam que o Universo esteja repleto de fontes semelhantes, invisíveis apenas por serem fracas demais sem amplificação. Quando uma lente gravitacional entra em ação, esses objetos antes inalcançáveis passam a ficar ao alcance dos radiotelescópios modernos.
Nesse contexto, o MeerKAT funciona como banco de testes para um empreendimento bem maior: o Square Kilometre Array (SKA). Nos próximos anos, estão previstas milhares de antenas na África do Sul e na Austrália, com uma área coletora combinada de cerca de um quilômetro quadrado. Com isso, a sensibilidade a sinais fracos deve aumentar em cerca de fator dez.
“Com o SKA, os pesquisadores querem construir um registo quase completo de masers distantes - do cosmos próximo até as épocas mais antigas da formação de galáxias.”
As campanhas de observação devem concentrar-se em áreas do céu com aglomerados de galáxias muito massivos, já que ali surgem lentes gravitacionais particularmente fortes. Dessa forma, a própria natureza pode ser usada como um campo de amplificação distribuído por todo o cosmos.
O que significam termos como lente gravitacional e maser
Embora pareçam conceitos abstratos, eles podem ser entendidos de forma intuitiva. Uma lente gravitacional lembra um bloco de vidro que distorce a imagem de uma lâmpada ao fundo e aumenta a sua intensidade em pontos específicos. Só que, em vez de vidro, quem provoca a distorção é a gravidade de uma galáxia ou de um aglomerado de galáxias.
Já um maser é, em essência, parente do laser: partículas são colocadas num estado excitado e liberam energia de uma só vez como radiação concentrada. A diferença está na faixa do espectro (micro-ondas em vez de luz visível) e na escala - em vez de milímetros, entram em jogo nuvens com dimensões de anos-luz.
Que oportunidades e limites essa técnica oferece
A junção de lentes gravitacionais, sinais de maser e radiotelescópios altamente sensíveis abre caminhos para estudar o Universo jovem. Entre os tipos de informação acessíveis, estão dados sobre:
- distribuição de gás frio e molecular em galáxias muito distantes
- velocidade e dinâmica em colisões de galáxias
- taxas de formação de estrelas ao longo do tempo cósmico
- impacto de fusões no crescimento dos núcleos galácticos
Ao mesmo tempo, persistem obstáculos: lentes gravitacionais aparecem apenas em determinadas áreas do céu, e a intensidade do efeito depende muito da estrutura exata da galáxia que funciona como lente. Por isso, é necessário “desfazer” a lente com modelos complexos para reconstruir o brilho e a morfologia originais da fonte.
Ainda assim, o registo desse possível gigamaser emitido há oito bilhões de anos evidencia o potencial do método. Aquilo que hoje parece um caso feliz e raro pode tornar-se rotina em poucos anos, mudando de forma profunda a capacidade de observar a história remota do Universo.
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