O surto rápido de rádio mais distante é mais antigo do que a Terra e duplica o recorde

Um surto rápido de rádio, um clarão de ondas de rádio com a duração de alguns milésimos de segundo, deixou a sua fonte quando o Universo tinha cerca de 3 mil milhões de anos e chegou a um telescópio na África do Sul mais de 10 mil milhões de anos mais tarde. É o surto rápido de rádio mais distante alguma vez localizado numa galáxia hospedeira, a mais do dobro da distância do recordista anterior. O clarão partiu mais de cinco mil milhões de anos antes de a Terra se formar.

A surpresa surgiu quando o Telescópio Espacial James Webb descobriu de onde vinha. Os astrónomos esperavam uma galáxia grande e madura. Em vez disso, a fonte é uma anã ténue, aproximadamente 1000 vezes menos massiva do que a equipa antecipava, que parece ter formado a maioria das suas estrelas num curto e violento surto. Essa pequena e jovem casa é agora uma das pistas mais fortes sobre o que produz estes clarões.

Milhares de surtos rápidos de rádio foram detetados, mas apenas cerca de uma centena foram atribuídos a uma galáxia específica, e quase todos esses estão relativamente perto de nós. O novo surto, catalogado como FRB 20240304B, empurra esse mapa para a era mais movimentada de formação estelar na história cósmica.

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“O que torna os surtos rápidos de rádio interessantes é que não sabemos o que os gera”, disse Manisha Caleb, da Universidade de Sydney, que liderou o estudo. “Temos teorias sobre que objetos os produzem, mas não temos provas conclusivas.”

Como uma antena de rádio e o Webb encontraram uma galáxia que ninguém conseguia ver

O surto foi captado pelo MeerKAT, um conjunto de 64 antenas de rádio no Karoo, na África do Sul. Um sistema de busca chamado MeerTRAP, liderado por Ben Stappers, da Universidade de Manchester, analisa os seus dados em tempo real à procura de impulsos brilhantes únicos. Este destacou-se mais de 100 vezes acima do ruído de fundo, e o conjunto fixou a sua posição com uma fração de segundo de arco, na constelação de Leão.

A primeira pista da sua distância veio do próprio sinal. As ondas de rádio que atravessam o gás ténue entre as galáxias diminuem ligeiramente de velocidade, e as frequências mais baixas diminuem ainda mais, pelo que um surto chega como uma varredura do agudo para o grave. Os astrónomos chamam a esse atraso a medida de dispersão. Para este surto era de cerca de 2458 unidades, muito mais alta do que a maioria dos surtos conhecidos, e um sinal de que o sinal tinha atravessado uma enorme coluna de gás.

Esse número só dá uma distância aproximada. Para uma real, é necessária a galáxia hospedeira e o seu espectro, e os levantamentos arquivados do céu não mostraram nada na posição. Tão-pouco uma hora de imagem profunda com o telescópio Keck I no Havai ou imagens infravermelhas do Observatório MMT no Arizona. A galáxia era demasiado ténue para os maiores telescópios terrestres.

Assim, a equipa solicitou tempo no Webb. A sua câmara de infravermelho próximo detetou uma mancha de magnitude 28 a cerca de 0,3 segundos de arco da posição do surto, e um teste estatístico deu uma probabilidade de 97,5% de que o surto viesse dela. O espectrógrafo de infravermelho próximo do Webb captou então luz de hidrogénio e oxigénio brilhantes na galáxia, esticada pela expansão do Universo para um redshift de 2,148. Isso coloca o surto no período que os astrónomos chamam de meio-dia cósmico, quando as galáxias estavam a formar estrelas mais rapidamente do que em qualquer outro momento antes ou depois.

O que o recorde significa em números

O recordista anterior, um surto captado pelo telescópio ASKAP da Austrália, estava a um redshift de cerca de 1,016, e a sua luz tinha viajado aproximadamente 8 mil milhões de anos. O novo surto mais do que duplica esse redshift. Nas palavras do artigo, o sinal “sonda gás ionizado ao longo de aproximadamente 80% da história cósmica.”

A energia está no topo do intervalo observado para estes eventos. A Sky & Telescope colocou-o em termos familiares: mais energia do que o Sol emite num ano, comprimida num clarão mais curto que uma piscadela.

A galáxia hospedeira é a parte mais estranha. A estimativa da equipa coloca a sua massa estelar na ordem dos 10 milhões de vezes a massa do Sol, uma fração minúscula das estrelas da Via Láctea. O seu gás contém apenas cerca de 10 a 20% da quantidade de elementos mais pesados que o hélio presente no Sol, e está a formar estrelas muito mais rapidamente do que uma galáxia do seu tamanho normalmente faria. Os investigadores estimam que a maioria das suas estrelas possa ter-se formado num período de cerca de 30 milhões de anos.

“Pensávamos que seria uma galáxia grande e bem formada com muitas estrelas”, disse Caleb. Stappers foi mais direto: “A hospedeira destaca-se em toda a amostra de galáxias que temos. E não era o que esperávamos.”

Porque é que uma galáxia pequena e jovem aponta para um culpado

As duas explicações principais fazem previsões diferentes sobre onde os surtos devem aparecer. Uma diz que vêm de magnetares, estrelas de neutrões com campos magnéticos milhares de milhões de vezes mais fortes do que os ímanes mais potentes construídos na Terra, nascidas quando estrelas massivas colapsam. Estes formam-se dentro de alguns milhões de anos após as estrelas que os originam. A outra diz que alguns surtos vêm de colisões de estrelas de neutrões, que podem levar milhares de milhões de anos a espiralar juntas e, por isso, tendem a ocorrer em galáxias mais velhas.

“O nosso trabalho sugere que é muito improvável que este FRB tenha sido produzido por uma fusão”, disse Caleb. O gás pobre em metais também tende a produzir mais estrelas muito massivas, que são o tipo que deixa magnetares. Na nossa própria galáxia, o magnetar SGR J1935+2154 já produziu surtos fracos do mesmo tipo.

O sinal também trouxe um registo de tudo o que atravessou. O seu caminho cruza o Aglomerado de Virgem, o enorme grupo de galáxias a cerca de 54 milhões de anos-luz de distância, e passa perto de um grupo de galáxias até então desconhecido a um redshift de 0,31, a cerca de 3,5 mil milhões de anos-luz de nós. A equipa estima que estas duas estruturas sejam responsáveis pela maior parte do atraso extra no sinal.

O que não resolve

Um surto é um ponto de dados. A ligação ao magnetar é a leitura mais natural desta galáxia hospedeira, mas os investigadores sublinham que não é uma prova, e não significa que todos os surtos rápidos de rádio tenham a mesma origem.

As propriedades da galáxia vêm com amplas margens de erro. A sua massa, teor de metais e história de formação estelar são estimativas de modelo extraídas de algumas imagens do Webb e de um espectro de um objeto no limite da deteção. Muito poucas hospedeiras de surtos tão ténues foram estudadas a qualquer distância, pelo que é difícil dizer se esta galáxia é invulgar ou simplesmente a primeira de um tipo que levantamentos anteriores não detetaram.

A equipa argumenta que a descoberta não foi um acaso. O MeerKAT é atualmente o único instrumento de caça a surtos suficientemente sensível para ver tão longe, e preveem que cerca de 6,3% dos surtos do seu levantamento principal devem vir de além de um redshift de 2. Apenas mais deteções o testarão. “Toda a grande coleção começa com um único exemplar”, disse Joeri van Leeuwen, do Netherlands Institute for Radio Astronomy, que não esteve envolvido no trabalho.

Perguntas frequentes sobre o surto rápido de rádio mais distante

O que é um surto rápido de rádio?

Um surto rápido de rádio é um clarão de ondas de rádio que dura alguns milissegundos e pode transportar, nos casos mais brilhantes, tanta energia como o Sol emite num ano. O primeiro foi descoberto em 2007. A sua origem ainda é debatida.

Qual a distância do surto rápido de rádio mais distante?

O FRB 20240304B está a um redshift de 2,148. O seu sinal viajou durante mais de 10 mil milhões de anos e deixou a sua galáxia quando o Universo tinha cerca de 3 mil milhões de anos. Isto é mais do dobro do redshift do recordista anterior.

Os magnetares causam surtos rápidos de rádio?

Os magnetares são a explicação mais apoiada, e a galáxia hospedeira jovem e formadora de estrelas deste surto reforça esse caso. Mas nenhum estudo provou que todos os surtos vêm de um magnetar, e os investigadores por detrás deste resultado dizem que ainda não há prova conclusiva.

O que se segue

O surto foi detetado a 4 de março de 2024, apresentado pela primeira vez numa conferência em Montreal em julho de 2025, e publicado na revista Science a 8 de outubro de 2026. A equipa estima que o MeerKAT pode encontrar e localizar vários surtos por ano vindos de mais de metade do caminho de volta ao Big Bang, sendo necessário o Webb para identificar as suas ténues galáxias hospedeiras. O telescópio de frequência média do Square Kilometre Array, atualmente em construção na África do Sul, deverá alargar ainda mais essa busca. Stappers definiu o objetivo de forma clara: “O próximo passo é empurrar esta fronteira mais longe e ver quão perto podemos chegar das primeiras gerações de estrelas.”

Referência: Caleb et al., “A fast radio burst at redshift 2, three billion years after the Big Bang,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz2675

Etiquetas: astronomia, James Webb Space Telescope, magnetar, MeerKAT, FRB 20240304B, surto rápido de rádio

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