MeerKAT detecta o gigamaser HATLAS J142935.3–002836 a 7.82 mil milhões de anos-luz

Lasers espaciais e máseres: o que há de real por trás do nome

Apesar de a expressão "lasers espaciais" soar a ficção científica "pulp" dos anos 50, eles existem mesmo - e os astrofísicos identificaram agora o exemplo mais brilhante e mais distante de que há registo.

A ideia de "laser" também já não é tratada como se fosse uma sigla no dia a dia, mas a origem do termo vem de um acrónimo: light amplification by stimulated emission of radiation (amplificação de luz por emissão estimulada de radiação). Quando, em vez de luz visível, a emissão é na banda das micro-ondas, o fenómeno recebe o nome de "máser".

Lasers e máseres formam-se em condições muito parecidas. É preciso uma grande quantidade de átomos ou moléculas num estado excitado e fotões com uma energia específica a circular. Ao atingir um átomo ou molécula, um fotão pode desencadear a libertação de outro fotão com o mesmo nível de energia. Esses fotões adicionais passam depois a estimular novas emissões em cadeia, reforçando progressivamente o sinal.

Onde surgem máseres naturais no Universo

No cosmos, há máseres naturais em vários tipos de ambientes: cometas aquecidos por estrelas, atmosferas planetárias e estelares, regiões de formação de estrelas e restos de supernovas. Quando o processo é alimentado por acontecimentos muito mais energéticos, podem surgir emissões bem mais intensas, conhecidas como megamáseres, associadas por exemplo a buracos negros supermassivos ou a galáxias em colisão.

O gigamáser HATLAS J142935.3–002836 e a colisão de galáxias

O novo caso, com a designação HATLAS J142935.3–002836, vai além do patamar de megamáser e entra numa categoria ainda mais rara: a de gigamáser. Um gigamáser pode ser milhares de milhões de vezes mais luminoso do que um máser comum.

Este "gigamáser" está a ser emitido a partir de uma colisão colossal entre galáxias, situada a cerca de 8 mil milhões de anos-luz. Nesse cenário extremo, a interacção gravitacional intensa comprime o gás e provoca um surto de formação de estrelas muito jovens. Os fotões produzidos por esses recém-nascidos estelares estimulam moléculas de hidroxilo presentes na região, amplificando a emissão nas micro-ondas - e é assim que se gera um gigamáser.

MeerKAT e lente gravitacional: o que tornou a detecção possível

Este "laser de micro-ondas" recordista foi encontrado com o radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, com uma ajuda natural adicional: a lente gravitacional.

"Estamos a ver o equivalente em rádio de um laser a meio caminho através do Universo. Não só isso, durante a sua viagem até à Terra, as ondas de rádio são ainda amplificadas por uma galáxia em primeiro plano, perfeitamente alinhada mas sem relação directa com o fenómeno. Esta galáxia actua como uma lente, tal como uma gota de água num vidro, porque a sua massa curva o espaço-tempo local", afirma Thato Manamela, astrofísico da Universidade de Pretória, na África do Sul.

"Assim, temos um laser de rádio a atravessar um telescópio cósmico antes de ser detectado pelo potente radiotelescópio MeerKAT - e, em conjunto, isto permite uma descoberta de uma coincidência notavelmente feliz."

A luz deste acontecimento percorreu 7.82 mil milhões de anos-luz até chegar ao MeerKAT, ultrapassando o anterior recorde de distância, que era de "apenas" 5 mil milhões. É também o mais brilhante observado até hoje, em grande parte devido à amplificação proporcionada pela lente gravitacional por onde o sinal passou no percurso.

"Esta descoberta evidencia o potencial do MeerKAT para investigar megamáseres de hidroxilo a alto desvio para o vermelho, reforçando a nossa compreensão sobre eles e oferecendo traçadores valiosos para explorar diferentes aspectos dos fluxos de saída das galáxias e da actividade de fusão", escrevem os investigadores.

O estudo foi aceite para publicação na revista Cartas das Notícias Mensais da Sociedade Astronómica Real e, por enquanto, está disponível como preprint.