Astrónomos da McGill University, no Canadá, e do Indian Institute of Science (IISc) usaram dados do Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) para detetar um sinal de rádio com origem em hidrogénio atómico numa galáxia extremamente distante.

A distância astronómica em que tal sinal foi captado é a maior registada até agora por uma grande margem. Acredita-se, também, que a galáxia de origem do sinal tenha existido quando o universo tinha apenas 4,9 mil milhões de anos, o que faz da fonte do sinal de rádio um recorde, com 8,8 mil milhões de anos.

Entender a evolução das galáxias ao longo do tempo requer estudar a evolução do hidrogénio atómico em diferentes épocas cosmológicas. O hidrogénio atómico é o combustível básico necessário para a formação de estrelas numa galáxia. Quando o gás ionizado quente do meio circundante de uma galáxia cai sobre a galáxia, arrefece e forma hidrogénio atómico, que depois se transforma em hidrogénio molecular e, eventualmente, leva à formação de estrelas.

O hidrogénio atómico emite ondas de rádio de 21 cm de comprimento de onda, que podem ser detetadas usando radiotelescópios de baixa frequência - como é o caso do GMRT. A emissão de 21 cm é um identificador direto da existência de gás atómico em galáxias, mas extremamente fraco e quase impossível de detetar numa galáxia distante, com a grande maioria dos telescópios atuais.

Até agora, a galáxia mais distante detetada usando a emissão de 21 cm estava no redshift z=0,376, que, em tempo de retrospetiva - o tempo decorrido entre a descoberta do sinal e a sua emissão original - corresponde a 4,1 mil milhões de anos. Refira-se que o Redshift representa a mudança no comprimento de onda do sinal, dependendo da localização e movimento do objeto; um valor maior de z indica um objeto mais distante.

Usando dados do GMRT, e equipa de cientistas conseguiu detetar um sinal de rádio de hidrogénio atómico numa galáxia distante em redshift z = 1.29.

Nas conclusões do estudo, publicadas na Monthly Notices of the Royal Astronomy Society, refere-se que devido à imensa distância da galáxia, a linha de emissão de 21 cm mudou para 48 cm no momento em que o sinal viajou da fonte para o telescópio. O sinal detetado pelos astrónomos foi emitido desta galáxia quando o universo tinha apenas 4,9 mil milhões de anos, ou seja, por outras palavras, a fonte tem 8,8 mil milhões de anos.

A descoberta foi possibilitada por um fenómeno denominado lente gravitacional, no qual a luz emitida pela fonte é desviada devido à presença de outro corpo massivo, como uma galáxia elíptica do tipo inicial, entre a galáxia alvo e o observador, resultando efetivamente na “ampliação” do sinal. “Neste caso específico, a ampliação do sinal foi de aproximadamente um fator de 30, permitindo-nos ver através do universo redshift distante” explica Nirupam Roy, um dos autores do estudo, citado no comunicado publicado pelo Indian Institute of Science (IISc).

A equipe também observou que a massa atómica de hidrogénio dessa galáxia em particular é quase duas vezes maior do que a massa estelar. Tais resultados demonstram a viabilidade de observar gás atómico de galáxias a distâncias cosmológicas em sistemas de lentes semelhantes com uma quantidade modesta de tempo de observação. Também abre novas possibilidades para investigar a evolução cósmica do gás neutro com os radiotelescópios de baixa frequência, que existam ou venham a existir num futuro próximo.

Acima de tudo, detetar este tipo de sinais de rádio recorde deixa igualmente a hipótese de usar os mesmos recursos para explorar os mistérios do início do universo de forma mais aprofundada.

Recorde-se que no final de 2022 começou oficialmente a construção do Square Kilometer Array Observatory (SKAO), aquele que pretende ser o radiotelescópio mais avançado do mundo. O SKAO será composto por 197 pratos e cerca de 130 mil antenas, sendo distribuído pela Austrália e África do Sul. O seu cérebro está a ser construído no Reino Unido. Na Austrália ficará o telescópio SKA-Low e na África do Sul será construído o Ska-Mid.

Veja na galeria imagens do local e conceptuais do SKAO

Na primeira fase na África do Sul serão adicionados 133 pratos do SKA aos existentes 64 do telescópio percursor MeerKAT, para formar um instrumento de frequências médias. Na Austrália, está a ser construído o sistema de frequências baixas, composto por 131.072 antenas moldadas numa forma de árvore de Natal, permitindo aos dois telescópios cobrir uma grande área de frequências de rádio. Os telescópios terão de ser alimentados por infraestruturas de energia e de fibra ótica. Diversos países vão contribuir para o projeto, incluindo a Itália, Espanha, África do Sul, Reino Unido, China e outros.