Um misterioso sinal de rádio vindo do universo está a abalar a astrofísica.

Longe, muito para lá da nossa galáxia, um estranho tremeluzir de energia em rádio obrigou os astrónomos a reverem aquilo que julgavam saber.

Ao longo de vários meses de 2024, radiotelescópios voltaram a detetar o mesmo pulso cósmico, vindo de uma região do céu onde, à partida, quase nada deveria estar a acontecer. Essa zona aparentemente silenciosa tornou-se, entretanto, o palco de uma das histórias mais enigmáticas da astrofísica recente.

Um clarão cósmico que se recusava a calar

O sinal que está no centro deste caso pertence a uma classe conhecida como Rajadas Rápidas de Rádio (Fast Radio Burst, FRB): explosões curtíssimas e intensas de ondas de rádio que irrompem do espaço profundo sem aviso. Segundo a NASA, uma única FRB pode libertar, em apenas um milésimo de segundo, tanta energia como o Sol em um ano inteiro.

A maioria das FRB acontece uma única vez e desaparece para sempre. Algumas repetem-se, mas de forma irregular. Este novo sinal, catalogado como FRB 20240209A, foi diferente: investigadores da Universidade do Noroeste, no Illinois (EUA), observaram-no a rebentar repetidamente entre fevereiro e julho de 2024.

Durante quase meio ano, a FRB 20240209A continuou a enviar pulsos através do cosmos, como um farol que se recusa a extinguir.

Esta insistência tornou-a um alvo precioso. Quanto mais uma FRB se repete, mais fácil é aos astrónomos triangularem com precisão a sua origem. Por isso, equipas apressaram-se a apontar redes de radiotelescópios de alta sensibilidade e telescópios óticos de seguimento para a região de onde o sinal parecia vir.

FRB 20240209A e a origem inesperada: uma galáxia “morta”

O que seria expectável encontrar era um cenário familiar. Muitas FRB já localizadas foram associadas a galáxias jovens e com formação estelar ativa - locais repletos de “berçários” de estrelas, instabilidade magnética e mortes violentas de estrelas massivas. São ambientes naturalmente propícios a fenómenos extremos.

Desta vez, os dados contaram outra história. A fonte da FRB 20240209A estava numa galáxia quiescente, frequentemente descrita como “morta” por ter praticamente deixado de formar novas estrelas. Em astronomia, quiescente significa que o crescimento da galáxia e o nascimento de estrelas caíram para níveis muito baixos.

O sinal não veio de uma galáxia jovem e turbulenta, mas de um sistema massivo e antigo, há muito para lá do seu auge.

A galáxia hospedeira fica a cerca de 2 mil milhões de anos-luz, o que implica que as ondas de rádio iniciaram a viagem quando a vida multicelular na Terra estava apenas a tornar-se mais complexa. Pelas suas características, os astrónomos estimam que a própria galáxia tenha cerca de 11,3 mil milhões de anos, tendo nascido pouco depois de o Universo primitivo começar a organizar as suas primeiras grandes estruturas.

Uma hospedeira antiga e de grande massa

Com recurso a simulações detalhadas e a observações telescópicas, as equipas de investigação reconstruíram um retrato aproximado desta hospedeira inesperada:

• Idade: cerca de 11,3 mil milhões de anos
• Distância: aproximadamente 2 mil milhões de anos-luz da Terra
• Massa: cerca de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol
• Forma: irregular, sem a geometria típica de uma espiral bem definida ou de uma elíptica suave
• Brilho: invulgarmente luminosa quando comparada com galáxias quiescentes típicas

A combinação de enorme massa e grande antiguidade torna-a particularmente notável. No trabalho publicado, os cientistas descrevem-na como a galáxia hospedeira de FRB mais antiga e mais massiva identificada até hoje.

Porque este sinal está a abalar as teorias

Há pouco mais de uma década que as FRB são um dos maiores mistérios da astronomia. Uma hipótese dominante liga-as a estrelas de neutrões chamadas magnetares - remanescentes compactos com campos magnéticos trilhões de vezes mais fortes do que o da Terra. Magnetares jovens, recém-formados por explosões de supernova, encaixam bem em galáxias com intensa formação estelar, que é precisamente onde muitas FRB foram localizadas.

A FRB 20240209A não segue esse guião: uma galáxia quiescente e envelhecida não parece, à partida, o berço natural de magnetares jovens e extremamente ativos.

O evento sugere que o mecanismo que alimenta as FRB pode funcionar em ambientes que os astrónomos, em grande medida, tinham posto de parte.

Deste choque com as expectativas resultam várias possibilidades:

• As FRB podem ser geradas por magnetares mais antigos, que se mantêm ativos durante muito mais tempo do que os modelos preveem.
• Em algumas galáxias, os responsáveis podem ser objetos diferentes, como sistemas com buracos negros ou estrelas binárias exóticas.
• Pode haver várias “famílias” de FRB, produzidas por mecanismos distintos.

Esta última ideia tem ganho força: em vez de uma explicação única, poderá existir uma população mista de sinais que parecem semelhantes apenas à primeira vista.

Um aspeto adicional que tende a ganhar importância, especialmente em fontes repetitivas, é a forma como a polarização do sinal e a sua variação ao longo do tempo podem denunciar o tipo de ambiente local (por exemplo, quão magnetizado e turbulento é o plasma junto da fonte). Mesmo sem alterar a localização, estes “pormenores” podem ser decisivos para distinguir entre cenários físicos concorrentes.

Como os astrónomos localizaram a fonte

Identificar com exatidão a origem de uma FRB está longe de ser trivial. O primeiro alerta chega por rádio, mas a resolução inicial é muitas vezes insuficiente para isolar uma única galáxia. Para chegar à fonte, as equipas combinam uma sequência de passos:

Etapa	O que acontece
Deteção inicial	Uma rede de radiotelescópios deteta a rajada e mede a sua intensidade e temporização.
Verificação de repetição	Observa-se a mesma região do céu para confirmar se a FRB volta a disparar.
Seguimento de alta precisão	Instrumentos com maior resolução refinam a posição para uma área muito pequena.
Imagiologia ótica/infravermelha	Telescópios tradicionais registam imagens das galáxias na posição obtida.
Espectroscopia	A luz da galáxia candidata é analisada para medir a distância e caracterizar as suas propriedades.

Como a FRB 20240209A repetiu muitas vezes, foi possível percorrer esta cadeia com uma confiança invulgar. Cada nova rajada funcionou como mais uma tentativa de triangulação, apertando progressivamente o “alvo” até à identificação da hospedeira.

Além disso, campanhas de seguimento em múltiplos comprimentos de onda (do ótico ao infravermelho) ajudam a excluir explicações alternativas - por exemplo, fenómenos transitórios próximos ou fontes associadas a regiões de formação estelar que, neste caso, seriam inesperadas numa galáxia quiescente.

O que isto pode significar para a astrofísica

A presença de uma FRB numa galáxia quiescente obriga a repensar os ciclos de vida de objetos extremos. Se magnetares ou sistemas com buracos negros conseguem persistir - ou reativar-se - em ambientes tão antigos, então as teorias sobre a sua evolução ao longo de milhares de milhões de anos poderão precisar de ajustes.

Este caso também reforça a utilidade das FRB como ferramentas científicas, e não apenas como curiosidades. À medida que as ondas de rádio atravessam o espaço, interagem com nuvens de plasma entre galáxias. Essa interação deixa uma assinatura mensurável chamada dispersão, que permite inferir quanta matéria as ondas atravessaram no caminho.

As FRB funcionam como flashes que atravessam o nevoeiro cósmico, revelando matéria escondida entre as galáxias.

Ao combinar muitas FRB a diferentes distâncias, os investigadores podem construir um mapa dos chamados barións em falta - matéria “normal” que as teorias indicam que deve existir, mas que é difícil de observar diretamente. Sinais provenientes de ambientes inesperados, como galáxias quiescentes antigas, aumentam a diversidade de linhas de visão através do Universo, tornando esses mapas mais ricos e mais rigorosos.

Conceitos-chave por trás do enigma

Para quem não está tão familiarizado com o jargão, alguns termos ajudam a acompanhar o debate:

• Rajada Rápida de Rádio (Fast Radio Burst, FRB): clarão breve de ondas de rádio que chega de muito para lá da nossa galáxia. Duração: milissegundos ou menos.
• Magnetar: tipo de estrela de neutrões com um campo magnético extremo. Pode libertar enormes quantidades de energia quando a crosta fratura ou quando o campo magnético se reorganiza.
• Galáxia quiescente: galáxia onde a formação de estrelas abrandou até quase desaparecer. As estrelas existentes são, maioritariamente, antigas e estáveis.
• Ano-luz: distância que a luz percorre num ano, cerca de 9,46 biliões de quilómetros.

Uma forma de imaginar a FRB 20240209A é como um farol numa costa há muito abandonada: o porto está silencioso e os estaleiros fecharam, mas o feixe continua a varrer o mar, sugerindo que ainda existe maquinaria oculta a funcionar dentro de uma estrutura envelhecida.

O que se segue para os caçadores de FRB

Nos próximos anos, telescópios e levantamentos em expansão - incluindo as fases iniciais do SKA (Rede de Quilómetro Quadrado) e novos instrumentos de rádio de grande campo - deverão aumentar drasticamente o número de deteções, potencialmente para milhares de FRB.

Entre essa avalanche de sinais, os investigadores procurarão mais casos como a FRB 20240209A. Se apenas um punhado vier de galáxias quiescentes, este poderá ser um caso raro e excecional. Se surgirem dezenas ou centenas, os modelos atuais sobre a origem das FRB serão postos sob enorme pressão. Em qualquer dos cenários, a lição deixada por esta rajada teimosamente repetitiva é inequívoca: o Universo ainda tem muitas formas de surpreender até os especialistas.