Telescópio sul-africano capta o sinal de rádio mais distante já detectado do universo jovem.

Um radiotelescópio na África do Sul captou um sinal enviado há oito bilhões de anos, quando o Universo ainda não tinha nem metade da idade que tem hoje. Por trás disso está uma colisão gigantesca entre duas galáxias - ampliada por uma rara “manobra de acaso” cósmica, que direciona o feixe até nós como se fosse uma lente natural.

Um sinal de rádio viaja por mais de oito bilhões de anos até a África

No centro da medição está um objeto com a designação técnica HATLAS J142935.3-002836. Por trás desse código de catálogo existe um par de galáxias em colisão, localizado a uma distância imensa: cerca de oito bilhões de anos-luz o separam da Terra. Isso quer dizer que as ondas de rádio agora recebidas partiram quando o cosmos tinha aproximadamente cinco bilhões de anos.

Em condições normais, sinais desse tipo se enfraquecem tanto ao longo do trajeto que até grandes radiotelescópios deixam de distingui-los do ruído de fundo. Neste caso, porém, algo especial aconteceu no caminho.

Entre a fonte e a Terra havia, por acaso, outra galáxia cuja gravidade deformou o espaço e ampliou o sinal de rádio distante como uma lente óptica.

Essa chamada lente gravitacional funciona como uma lupa gigantesca no espaço. A massa da galáxia intermediária curva o espaço e focaliza as ondas de rádio vindas da colisão distante. Com isso, a intensidade medida aumenta várias vezes. Só por causa dessa combinação entre fonte, lente e Terra o feixe pôde ser detectado pelo instrumento sul-africano.

MeerKAT e o Gigamaser: olhar do rádio para o Universo profundo

O sinal foi recebido pelo conjunto de radiotelescópios MeerKAT, no deserto de Karoo, na África do Sul. O sistema é formado por 64 antenas, que operam juntas como se fossem um único telescópio enorme. O MeerKAT varre grande parte do céu do hemisfério sul na faixa de rádio e procura intencionalmente sinais fracos vindos de galáxias distantes.

A equipe do astrofísico Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, analisou dados do Levantamento de Linhas de Absorção do MeerKAT. Nesse programa, os pesquisadores examinam as imagens em busca de assinaturas características de rádio emitidas por gás e moléculas no espaço. Foi nesse conjunto de dados que o grupo encontrou um sinal claramente acima do fundo habitual.

A análise mostrou que o feixe vem de um chamado megamaser de hidroxila, que aqui é ainda mais potente do que qualquer outro representante dessa classe já observado. Por isso, os cientistas propõem o uso do termo “gigamaser” - uma espécie de versão superdimensionada desse tipo cósmico de laser.

Quando galáxias colidem e os lasers do espaço entram em ação

A origem física do sinal está em moléculas de hidroxila (OH) presas numa enorme zona de colisão entre duas galáxias. Quando dois sistemas formados por bilhões de estrelas se chocam, vastas nuvens de gás e poeira passam a sofrer pressão extrema.

Essa compressão desencadeia vários processos ao mesmo tempo:

• As nuvens de gás são comprimidas e aquecidas.
• Moléculas como a hidroxila entram em um estado de energia excitado.
• Novas estrelas passam a se formar em ritmo excepcionalmente alto.
• Ondas de choque e radiação aquecem ainda mais a região ao redor.

No caso de HATLAS J142935, as condições atingem um nível extremo: as estimativas indicam que ali surgem, por ano, estrelas somando várias centenas de massas solares. Esse modo de atividade contínua mantém as moléculas de hidroxila em um estado no qual elas emitem energia preferencialmente em um comprimento de onda específico do rádio.

O resultado é um maser cósmico - um parente do laser que não emite luz visível, mas sim ondas de rádio.

Esses megamasers funcionam como faróis naturais no Universo. Sua radiação direcionada e amplificada se destaca mesmo a distâncias enormes. O gigamaser agora observado supera, em brilho, os exemplos conhecidos até aqui e fornece indícios de processos particularmente violentos na região central das galáxias em fusão.

O que as ondas de rádio revelam sobre galáxias distantes

Para a pesquisa, os megamasers são muito mais do que curiosidades. Seus sinais permitem mapear a distribuição de gás molecular em galáxias distantes. A partir disso, é possível inferir quão intensa é a formação de novas estrelas e de que maneira as galáxias mudam durante colisões.

A cada nova fonte descoberta, fica mais fácil estimar com que frequência essas fusões gigantescas ocorreram no Universo jovem. A ciência espera usar isso para entender como as grandes galáxias de hoje - inclusive a Via Láctea - cresceram até assumir sua forma atual.

MeerKAT como prenúncio do megaprojéto SKA

A medição atual é considerada o primeiro gigamaser de hidroxila já comprovado e tornado visível com ajuda de uma lente gravitacional. Isso confirma uma estratégia de observação na qual muitas equipes apostam há anos: quando lente, fonte e Terra se alinham de forma favorável por acaso, o número de sinais detectáveis se multiplica.

É justamente essa ideia que os pesquisadores pretendem expandir fortemente nos próximos anos. O MeerKAT serve como campo de testes para o grande projeto internacional Arranjo de Quilômetro Quadrado (SKA). Essa rede com milhares de antenas na África do Sul e na Austrália deverá elevar ainda mais a sensibilidade atual na faixa de rádio.

Instrumento	Localização	Característica
MeerKAT	África do Sul, deserto de Karoo	64 antenas, alta sensibilidade no hemisfério sul
SKA (Fase 1)	África do Sul e Austrália	Milhares de antenas, cerca de dez vezes mais sensível que o MeerKAT

Com o início das primeiras fases do SKA, previsto para 2028, as equipes esperam encontrar milhares de megamasers até agora ocultos. Regiões com aglomerados de galáxias massivas são especialmente interessantes, porque nelas várias lentes gravitacionais atuam ao mesmo tempo. Essas áreas do céu devem ser acompanhadas de modo regular e direcionado.

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. A partir dele, será possível acompanhar tendências de formação estelar ao longo de bilhões de anos - em distâncias nas quais telescópios ópticos já encontram seus limites.

Gigamasers como o recém-descoberto servem, nesse cenário, como pontos de referência. Eles indicam locais do espaço em que as condições também são decisivas para a evolução de buracos negros supermassivos e de aglomerados estelares densos. Com estudos sistemáticos dessas fontes, será possível testar modelos sobre o crescimento dos núcleos das galáxias.

O que está por trás de termos como maser, lente gravitacional e ano-luz

Muitos dos termos técnicos parecem saídos da ficção científica, mas descrevem fenômenos físicos muito concretos. Um maser é, em essência, um laser que, em vez de luz visível, emite ondas de rádio. A amplificação acontece quando muitas moléculas idênticas, no mesmo estado excitado, “disparam” ao mesmo tempo e liberam energia na mesma direção e no mesmo comprimento de onda.

A lente gravitacional funciona de maneira completamente diferente: ela se baseia na teoria da relatividade geral. A massa deforma o espaço, e a luz - ou as ondas de rádio - segue essa curvatura. Quando a fonte distante, a lente e o observador ficam quase perfeitamente alinhados, um sinal fraco pode gerar várias imagens, todas muito mais intensas.

Já o ano-luz não é, literalmente, uma unidade de tempo, e sim de distância: é o caminho percorrido pela luz - ou pelas ondas de rádio - em um ano no vácuo, cerca de 9,5 trilhões de quilômetros. Com uma distância de oito bilhões de anos-luz, o sinal atual mostra até que ponto os radiotelescópios conseguem hoje olhar para o passado do cosmos.

Essas descobertas podem parecer abstratas à primeira vista, mas têm valor prático para a astronomia. Quanto melhor os pesquisadores entendem processos como colisões de galáxias, fluxos de gás e emissão de maser, mais confiáveis ficam as simulações do passado e do futuro cósmicos. Isso gera modelos que também ajudam no planejamento de novas missões, no projeto de telescópios e na busca por fenômenos raros.