Astrônomos identificaram a origem da rajada rápida de rádio mais distante já registrada, um sinal extremamente intenso que atravessou mais de 10 bilhões de anos de história cósmica antes de chegar à Terra. A descoberta permitiu estudar uma galáxia de uma época em que o Universo tinha apenas cerca de 3 bilhões de anos e demonstrou que essas explosões podem ser utilizadas para investigar a matéria distribuída entre galáxias muito distantes.
O sinal, denominado FRB 20240304B, foi detectado em 4 de março de 2024 pelo radiotelescópio MeerKAT, na África do Sul, durante observações do projeto MeerTRAP. A pesquisa, liderada por Manisha Caleb e Themiya Nanayakkara, da Universidade de Sydney, foi publicada em 8 de outubro de 2026 na revista Science.
As rajadas rápidas de rádio, conhecidas pela sigla FRB, são emissões extremamente breves de ondas de rádio, geralmente com duração de apenas milissegundos. Apesar dessa curta duração, podem liberar quantidades extraordinárias de energia. Desde sua identificação, os astrônomos tentam compreender quais objetos são capazes de produzir esses sinais e por que algumas fontes emitem apenas uma rajada detectável, enquanto outras apresentam episódios repetidos de atividade.
Uma das principais hipóteses envolve os magnetares, estrelas de nêutrons que possuem campos magnéticos extremamente intensos. Esses objetos podem se formar após a explosão de estrelas massivas em supernovas. Embora já existam evidências observacionais de que magnetares podem produzir emissões semelhantes às FRBs, ainda não está estabelecido que todas as rajadas rápidas de rádio tenham essa origem.
No caso de FRB 20240304B, o primeiro grande desafio foi descobrir de onde o sinal havia partido. Os dados do MeerKAT indicavam que a emissão provavelmente vinha de uma região muito distante do Universo. Entretanto, para determinar essa distância com segurança, os pesquisadores precisavam identificar a galáxia associada à rajada.
A equipe realizou observações com telescópios terrestres, incluindo o Observatório Keck, no Havaí, mas a galáxia era fraca demais para ser identificada nessas imagens. Foi necessário recorrer ao Telescópio Espacial James Webb.
Utilizando a câmera de infravermelho próximo NIRCam, os pesquisadores encontraram uma galáxia muito tênue próxima à posição da rajada. Em seguida, o espectrógrafo NIRSpec permitiu medir seu desvio para o vermelho, ou redshift, por meio de características da luz emitida por elementos presentes em seu gás.
O valor encontrado foi de z = 2,148, confirmando que a galáxia existia quando o Universo tinha aproximadamente 3 bilhões de anos. A associação entre a galáxia e a posição da rajada apresentou uma probabilidade calculada de 97,5%, tornando-a uma identificação bastante robusta.
O resultado estabeleceu um novo recorde para uma FRB com origem localizada, ultrapassando o alcance do recorde anterior, associado a uma rajada cuja luz levou cerca de 8 bilhões de anos para chegar à Terra.
Mas a distância não foi a única surpresa.
A galáxia hospedeira de FRB 20240304B é muito menor do que as galáxias normalmente associadas a essas explosões. Sua massa estelar foi estimada em aproximadamente 10 milhões de vezes a massa do Sol, e a abundância de elementos mais pesados que o hélio corresponde a cerca de 10% a 20% da encontrada no Sol.
Na astronomia, essa abundância é chamada de metalicidade. Uma galáxia com baixa metalicidade contém relativamente poucos elementos produzidos e espalhados por gerações anteriores de estrelas.
Apesar de pequena, a galáxia apresenta intensa atividade de formação estelar em relação à sua massa. Os pesquisadores estimam que ela forme estrelas a uma taxa de aproximadamente 0,2 massa solar por ano. Considerando seu tamanho reduzido, isso representa uma atividade elevada e sugere uma população estelar relativamente jovem.
Essas características são importantes para investigar a origem da rajada.
Se uma FRB é produzida por um magnetar jovem, ela pode ocorrer relativamente pouco tempo depois da formação de uma estrela massiva. Quando essa estrela encerra sua evolução e explode como supernova, pode deixar para trás uma estrela de nêutrons altamente magnetizada.
Uma galáxia com formação estelar intensa, portanto, oferece condições favoráveis para a existência desses objetos.
Outros cenários propostos para a produção de FRBs envolvem sistemas binários de estrelas de nêutrons, incluindo fusões que podem acontecer muito tempo depois do nascimento das estrelas originais.
O ambiente jovem da galáxia hospedeira favorece modelos em que o intervalo entre a formação das estrelas e a produção da rajada é relativamente curto, como alguns cenários envolvendo magnetares. Isso não significa, porém, que os astrônomos tenham identificado diretamente um magnetar responsável por FRB 20240304B.
A descoberta também possui uma segunda aplicação científica, relacionada à matéria que existe entre as galáxias.
Embora o espaço intergaláctico seja extremamente vazio quando comparado às regiões próximas de estrelas e planetas, ele não é completamente desprovido de matéria. Grandes quantidades de gás muito difuso, parte dele ionizado, estão distribuídas ao longo da estrutura cósmica.
Esse material pode ser difícil de observar diretamente, mas afeta a propagação das ondas de rádio.
Quando uma rajada rápida de rádio atravessa o plasma, suas frequências não chegam exatamente ao mesmo tempo. As ondas de frequências mais baixas sofrem um atraso maior do que as de frequências mais altas.
A diferença nos tempos de chegada é utilizada para calcular uma grandeza chamada medida de dispersão, relacionada à quantidade de elétrons livres encontrada pelo sinal ao longo de seu percurso.
Assim, uma FRB funciona como uma sonda natural da matéria que existe entre sua galáxia de origem e a Terra.
No caso de FRB 20240304B, o sinal atravessou uma enorme extensão do Universo. A análise permitiu investigar matéria ionizada ao longo de aproximadamente 80% da história cósmica, alcançando uma época muito anterior àquela acessível pela maioria das FRBs com distâncias conhecidas.
Os pesquisadores também identificaram estruturas importantes ao longo da direção de propagação do sinal, incluindo o aglomerado de Virgem e um grupo de galáxias mais distante, situado em um desvio para o vermelho de aproximadamente 0,31.
Essas estruturas contribuem para a quantidade de gás ionizado encontrada pelas ondas de rádio. A equipe estima que elas expliquem uma parcela importante do excesso de dispersão observado na rajada.
Além disso, o sinal apresentou propriedades de polarização que carregam informações sobre campos magnéticos presentes ao longo de seu caminho. A análise indica que a distribuição desses campos pode ser complexa, incluindo possíveis mudanças de direção que reduzem o efeito magnético total medido.
Isso amplia a importância da descoberta. O sinal não fornece informações apenas sobre o objeto que o produziu, mas também sobre o material que encontrou durante sua longa viagem pelo Universo.
A FRB 20240304B foi emitida durante uma época conhecida como auge da formação estelar cósmica, quando a atividade de nascimento de estrelas nas galáxias era muito mais intensa do que atualmente.
Encontrar uma rajada rápida de rádio nesse período demonstra que os mecanismos capazes de produzir essas explosões já estavam ativos quando o Universo era relativamente jovem.
Com radiotelescópios mais sensíveis e observações complementares de instrumentos como o James Webb, os pesquisadores esperam identificar novas FRBs ainda mais distantes e comparar as características de suas galáxias hospedeiras.
Uma amostra maior poderá ajudar a determinar quais ambientes favorecem a produção dessas explosões, testar hipóteses sobre seus possíveis progenitores e reconstruir a distribuição de gás ionizado em diferentes épocas da história cósmica.
Por enquanto, FRB 20240304B estabelece um novo limite observacional. Um sinal que durou apenas uma fração de segundo, registrado na Terra em 2024, revelou informações sobre uma pequena galáxia de mais de 10 bilhões de anos atrás e sobre parte da matéria que preenche o caminho entre ela e a Via Láctea.
Sobre a Imagem: Ilustração artística representando a detecção do FRB 20240304B.
Créditos da Imagem: Carl Knox/OzGrav, Universidade de Tecnologia de Swinburne.
Artigo: https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz2675?referrer=https%3A%2F%2Fphys.org%2F