Um alinhamento fortuito ilumina o universo distante

Usando uma poderosa rede de radiotelescópios no deserto sul-africano, astrónomos seguiram um sinal invulgarmente intenso que iniciou a sua viagem há 8 mil milhões de anos. O acontecimento revela não só uma rara coincidência cósmica, mas também uma nova forma de estudar como as galáxias colidem e dão origem a estrelas.

Um alinhamento fortuito ilumina o universo distante

O sinal agora divulgado vem de um objeto com o nome pouco glamoroso HATLAS J142935.3-002836, situado a mais de 8 mil milhões de anos-luz. Quando essa luz foi emitida, o universo tinha apenas cerca de 5 mil milhões de anos, aproximadamente um terço da idade atual.

A essa distância, as ondas de rádio de galáxias normais costumam ser demasiado ténues para serem captadas. Quando chegam ao nosso planeta, já vêm esticadas, dispersas e abafadas por fontes mais próximas.

Para este sinal, um raro alinhamento cósmico a três transformou o próprio universo numa lente e num amplificador gigantes.

Entre a Terra e o par de galáxias distantes encontra-se outra galáxia massiva, quase exatamente na mesma linha de visão. A sua gravidade curva e focaliza as ondas de rádio, num processo conhecido como lente gravitacional. O espaço-tempo em torno da galáxia que faz de lente é curvado o suficiente para atuar como uma lupa natural.

Este efeito aumenta a luminosidade aparente da emissão de rádio por um fator elevado, levando-a acima do limiar de sensibilidade do radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul. Sem essa geometria cósmica favorável, o feixe teria passado despercebido.

A equipa, liderada pelo astrónomo Marcin Glowacki, da Universidade de Pretória, destacou este sistema enquanto analisava dados do MeerKAT Absorption Line Survey. A sua análise aponta para uma configuração rara que envolve três estruturas distintas: a fusão de galáxias emissoras de rádio, a galáxia em primeiro plano que atua como lente e o nosso próprio ponto de observação na Terra.

Os ouvidos do MeerKAT no céu do sul e o gigamáser HATLAS J142935.3-002836

A deteção foi feita em abril de 2025 pelo MeerKAT, um radiotelescópio composto por 64 pratos espalhados pela região árida do Karoo. Concebido para ser extremamente sensível a sinais de rádio muito ténues, o MeerKAT vasculha continuamente vastas zonas do céu do hemisfério sul.

Cada prato funciona como um ouvido atento, e o software combina os seus sinais numa imagem única e mais nítida. Esta configuração permite aos astrónomos captar emissões que instrumentos mais antigos não registariam, sobretudo em áreas onde é provável existirem lentes gravitacionais.

O MeerKAT não está apenas a detetar objetos brilhantes; está a entrar num universo de rádio antes escondido, repleto de fontes subtis e distantes.

Os dados desta observação ainda estão a ser afinados, mas os primeiros resultados já mostram um sinal que se destaca dos exemplos anteriormente conhecidos, tanto pela distância como pela intensidade.

Quando as galáxias colidem e constroem um “laser” cósmico

A energia por detrás deste farol de rádio resulta de um acontecimento violento: duas galáxias em processo de fusão. As suas nuvens de gás colidem com força, comprimindo e aquecendo o material. Nestas condições, certas moléculas comportam-se de forma invulgar.

Neste caso, o principal protagonista é a molécula de hidroxilo (OH), composta por um átomo de oxigénio e um de hidrogénio. No tumulto de uma colisão galáctica, as moléculas de hidroxilo são bombeadas para estados energéticos excitados. Quando regressam a estados mais baixos, emitem ondas de rádio de forma rigidamente coordenada.

O resultado é um amplificador natural de rádio chamado máser. Em galáxias comuns, os astrónomos por vezes observam “máseres” em escalas relativamente pequenas, por exemplo, em torno de estrelas jovens. Em galáxias ricas em gás que estão a fundir-se, o processo decorre numa escala muito maior, transformando regiões inteiras em faróis poderosos conhecidos como megamáseres.

O sistema observado pelo MeerKAT é tão luminoso que os investigadores propõem uma nova designação: um “gigamáser”, mais brilhante do que qualquer megamáser de hidroxilo registado até hoje.

Fábricas de estrelas a todo o vapor

As condições no interior de HATLAS J142935 são extremas. A colisão desencadeia uma formação estelar furiosa, com estimativas a sugerirem centenas de novas estrelas com a massa do nosso Sol a nascer todos os anos. Em comparação, a Via Láctea produz apenas algumas massas solares de novas estrelas por ano.

Esse aumento acelerado de estrelas agita turbulência, explosões de supernovas e radiação intensa. Toda essa energia mantém as moléculas de hidroxilo num estado de grande excitação, alimentando continuamente o processo de máser.

Para os astrónomos, este tipo de sistema é um verdadeiro tesouro. Ao estudarem a emissão de rádio, conseguem traçar onde se encontra o gás molecular frio, como ele flui e com que rapidez está a ser convertido em estrelas.

• Máser de hidroxilo: indica condições com gás denso e poeirento e campos de radiação intensos.
• Intensidade de gigamáser: sugere uma fusão invulgarmente violenta e rica em gás.
• Distância de 8 mil milhões de anos: oferece uma janela para a evolução das galáxias quando o universo ainda era jovem.

As lentes gravitacionais como amplificadores cósmicos

O resultado sul-africano é notável por mais um motivo: é a primeira vez que um gigamáser de hidroxilo é detetado graças à lente gravitacional. Essa prova de conceito é importante para futuros levantamentos.

É provável que existam imensos megamáseres espalhados pelo universo, mas os seus sinais ficam abaixo do alcance dos instrumentos atuais. Lentes gravitacionais criadas por galáxias massivas e aglomerados de galáxias podem torná-los apenas suficientemente brilhantes para serem registados por telescópios sensíveis.

Ao apontarem para regiões onde a lente gravitacional é provável, os astrónomos podem transformar o acaso numa estratégia para caçar faróis de rádio escondidos.

Os próximos levantamentos com o MeerKAT darão atenção especial a campos que contenham aglomerados de galáxias massivos. Estes aglomerados deformam o espaço-tempo em áreas extensas, produzindo vários eventos de lente numa única região do céu.

O MeerKAT e o HATLAS J142935.3-002836 como caminho para o SKA

O MeerKAT também serve de campo de ensaio para o Square Kilometre Array (SKA), um projeto global de radioastronomia que está agora em construção na África do Sul e na Austrália. O SKA irá combinar milhares de antenas para atingir uma área efetiva de recolha próxima de um quilómetro quadrado.

Quando entrar em funcionamento, espera-se que o SKA seja cerca de dez vezes mais sensível do que instalações atuais como o MeerKAT. Esse salto de desempenho deverá transformar deteções raras e pontuais em achados rotineiros.

Instalação	Localização	Ponto forte
MeerKAT	África do Sul (Karoo)	Elevada sensibilidade, levantamentos de grande área, projeto-piloto para estudos de rádio profundos
SKA (fases iniciais)	África do Sul e Austrália	Sensibilidade extrema, conjuntos de dados gigantescos, procura sistemática de máseres distantes

Com os dois instrumentos a trabalharem em conjunto no final desta década, os investigadores esperam reunir os primeiros grandes catálogos de megamáseres e gigamáseres distantes. Isso permitirá acompanhar com que frequência ocorreram fusões de galáxias ao longo da história cósmica e quanta matéria gasosa converteram em estrelas.

O que isto nos diz sobre o universo primitivo

Sinais como este fazem mais do que demonstrar capacidade técnica. Oferecem uma forma prática de estudar como as galáxias mudaram à medida que o universo envelheceu. O período de há 8 mil milhões de anos situa-se numa fase-chave, quando as taxas de formação estelar eram elevadas e as interações entre galáxias eram frequentes.

Ao comparar sistemas a diferentes distâncias, os astrónomos podem perguntar se as fusões no universo primitivo eram mais ricas em gás, mais caóticas ou mais eficientes a formar estrelas do que as observadas perto de nós atualmente. Os máseres funcionam como marcos que assinalam ambientes especialmente ativos.

Também ajudam a calibrar outras medições. Como a emissão de máser está ligada ao gás molecular, o seu brilho pode ser usado para estimar quanta matéria-prima está disponível para futura formação estelar. Isso liga diretamente as observações de rádio ao crescimento de galáxias como a Via Láctea.

Termos essenciais e como os imaginar

Parte da terminologia associada a este resultado pode soar abstrata, mas há analogias simples que ajudam.

• Lente gravitacional: imagine uma esfera de vidro colocada sobre uma folha de papel. O texto por baixo parece distorcido e, por vezes, mais brilhante. Uma galáxia massiva desempenha um papel semelhante para a luz e as ondas de rádio que passam atrás dela.
• Máser vs laser: um laser usa ondas de luz sincronizadas entre si. Um máser faz o mesmo com micro-ondas ou ondas de rádio. No espaço, as nuvens de gás podem organizar-se naturalmente para atuar como enormes máseres.
• Ano-luz: a distância que a luz percorre em um ano, cerca de 9,46 biliões de quilómetros. Assim, uma viagem de 8 mil milhões de anos-luz significa que vemos o objeto como era há 8 mil milhões de anos no passado.

Para quem não é especialista, uma forma útil de pensar nesta deteção é como uma mensagem com atraso temporal. O sinal transporta a marca de condições físicas que já não existem da mesma forma. As galáxias que o produziram tiveram milhares de milhões de anos para se fundir, assentar e transformar-se, mas a sua antiga explosão só agora está a chegar às nossas antenas.

O trabalho futuro deverá combinar estes dados de rádio com observações noutras bandas do espectro, como o infravermelho e a radiação submilimétrica. Essa visão multiespectral pode revelar como poeira, gás, estrelas e buracos negros interagem durante uma fusão de galáxias. Para estudantes e entusiastas, as simulações de fusões disponíveis em software público ou em visualizações online oferecem uma forma útil de imaginar o tipo de caos que alimenta um gigamáser como este.