A explosão rápida de rádio mais distante é mais antiga que a Terra e dobra o recorde

Uma explosão rápida de rádio, um lampejo de ondas de rádio que dura alguns milésimos de segundo, partiu de sua fonte quando o Universo tinha cerca de 3 bilhões de anos e chegou a um telescópio na África do Sul mais de 10 bilhões de anos depois. É a explosão rápida de rádio mais distante já rastreada até uma galáxia de origem, com mais que o dobro da distância do recordista anterior. O lampejo partiu mais de cinco bilhões de anos antes da Terra se formar.

A surpresa veio quando o Telescópio Espacial James Webb descobriu de onde ela veio. Os astrônomos esperavam uma galáxia grande e madura. Em vez disso, a fonte é uma anã fraca, aproximadamente 1.000 vezes menos massiva do que a equipe antecipava, que parece ter formado a maior parte de suas estrelas em uma explosão breve e violenta. Esse lar pequeno e jovem é agora uma das pistas mais fortes sobre o que produz esses lampejos.

Milhares de explosões rápidas de rádio foram detectadas, mas apenas cerca de uma centena foram associadas a uma galáxia específica, e quase todas estão relativamente próximas de nós. A nova explosão, catalogada como FRB 20240304B, expande esse mapa para a era mais movimentada de formação estelar da história cósmica.

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

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

A explosão foi captada 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 seus dados em tempo real em busca de pulsos únicos e brilhantes. Este se destacou mais de 100 vezes acima do ruído de fundo, e o conjunto determinou sua posição com uma fração de arcosegundo, na constelação de Leão.

A primeira pista de sua distância veio do próprio sinal. As ondas de rádio que atravessam o gás rarefeito entre as galáxias diminuem ligeiramente, e as frequências mais baixas diminuem mais, de modo que uma explosão chega como uma varredura de agudo para grave. Os astrônomos chamam o tamanho desse atraso de medida de dispersão. Para esta explosão, foi de cerca de 2.458 unidades, muito mais alta do que a da maioria das explosões conhecidas, e um sinal de que o sinal havia cruzado uma coluna enorme de gás.

Esse número dá apenas uma distância aproximada. Uma distância real precisa da galáxia hospedeira e de seu espectro, e os levantamentos astronômicos de arquivo não mostraram nada na posição. Tampouco uma hora de imageamento profundo com o telescópio Keck I, no Havaí, ou imagens no infravermelho do Observatório MMT, no Arizona. A galáxia era fraca demais para os maiores telescópios terrestres.

Então a equipe solicitou tempo no Webb. Sua Câmera de Infravermelho Próximo captou um borrão de magnitude 28 a cerca de 0,3 arcosegundo da posição da explosão, e um teste estatístico deu 97,5% de probabilidade de que a explosão viesse dali. O Espectrógrafo de Infravermelho Próximo do Webb então captou a luz do hidrogênio e oxigênio incandescentes na galáxia, esticada pela expansão do Universo até um redshift de 2,148. Isso coloca a explosão no período que os astrônomos chamam de meio-dia cósmico, quando as galáxias formavam estrelas mais rapidamente do que em qualquer época anterior ou posterior.

O que o recorde significa em números

O recordista anterior, uma explosão captada pelo telescópio ASKAP, da Austrália, estava a um redshift de cerca de 1,016, e sua luz havia viajado aproximadamente 8 bilhões de anos. A nova explosão mais que dobra esse redshift. Nas palavras do artigo, o sinal “sonda gás ionizado ao longo de aproximadamente 80% da história cósmica”.

A energia está no topo da faixa observada para esses eventos. A Sky & Telescope colocou em termos familiares: mais energia do que o Sol emite em um ano, compactada em um lampejo mais curto que uma piscada.

A galáxia hospedeira é a parte mais estranha. A estimativa da equipe coloca sua massa estelar na ordem de 10 milhões de vezes a massa do Sol, uma fração minúscula das estrelas da Via Láctea. Seu gás contém apenas cerca de 10 a 20% da quantidade de elementos mais pesados que o hélio presente no Sol, e ela está formando estrelas muito mais rápido do que uma galáxia de seu tamanho normalmente faria. Os pesquisadores estimam que a maioria de suas estrelas pode ter se formado em cerca de 30 milhões de anos.

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

Por que uma galáxia pequena e jovem aponta para um culpado

As duas principais explicações fazem previsões diferentes sobre onde as explosões devem aparecer. Uma diz que vêm de magnetares, estrelas de nêutrons com campos magnéticos bilhões de vezes mais fortes que os ímãs mais potentes construídos na Terra, nascidas quando estrelas massivas colapsam. Elas se formam dentro de alguns milhões de anos após as estrelas que as geram. A outra diz que algumas explosões vêm de colisões de estrelas de nêutrons, que podem levar bilhões de anos para espiralar juntas e, portanto, tendem a ocorrer em galáxias mais velhas.

Uma galáxia que se formou em algumas dezenas de milhões de anos deixa pouco espaço para a opção lenta. “Nosso trabalho sugere que é muito improvável que esta FRB tenha sido produzida por uma fusão”, disse Caleb. O gás pobre em metais também tende a produzir estrelas mais massivas, que são o tipo que deixam magnetares para trás. Em nossa própria galáxia, o magnetar SGR J1935+2154 já produziu explosões fracas do mesmo tipo.

O sinal também carregou um registro de tudo pelo que passou. Seu caminho cruza o Aglomerado de Virgem, o grupo gigante 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, cerca de 3,5 bilhões de anos-luz de nós. A equipe estima que essas duas estruturas são responsáveis pela maior parte do atraso extra no sinal.

O que isso não resolve

Uma explosão é um ponto de dados. A ligação com magnetares é a leitura mais natural dessa galáxia hospedeira, mas os pesquisadores ressaltam que não é prova, e não significa que toda explosão rápida de rádio tenha a mesma origem.

As propriedades da galáxia vêm com margens de erro amplas. Sua massa, conteúdo metálico e histórico de formação estelar são estimativas de modelo extraídas de algumas imagens do Webb e de um espectro de um objeto no limite da detecção. Muito poucas hospedeiras de explosões tão fracas foram estudadas em qualquer distância, então é difícil dizer se esta galáxia é incomum ou simplesmente a primeira de um tipo que levantamentos anteriores perderam.

A equipe argumenta que a descoberta não foi um acaso. O MeerKAT é atualmente o único instrumento de caça a explosões sensível o suficiente para ver tão longe, e eles preveem que cerca de 6,3% das explosões em seu levantamento principal devem vir de além de um redshift de 2. Apenas mais detecções testarão isso. “Toda grande coleção começa com um único exemplar”, disse Joeri van Leeuwen, do Instituto Holandês de Radioastronomia, que não esteve envolvido no trabalho.

Perguntas frequentes sobre a explosão rápida de rádio mais distante

O que é uma explosão rápida de rádio?

Uma explosão rápida de rádio é um lampejo de ondas de rádio que dura alguns milissegundos e pode carregar, nos casos mais brilhantes, tanta energia quanto o Sol emite em um ano. A primeira foi encontrada em 2007. Sua fonte ainda é debatida.

Qual a distância da explosão rápida de rádio mais distante?

A FRB 20240304B está a um redshift de 2,148. Seu sinal viajou por mais de 10 bilhões de anos e deixou sua galáxia quando o Universo tinha cerca de 3 bilhões de anos. Isso é mais que o dobro do redshift do recordista anterior.

Magnetares causam explosões rápidas de rádio?

Os magnetares são a explicação mais apoiada, e a hospedeira jovem e formadora de estrelas desta explosão fortalece esse caso. Mas nenhum estudo provou que toda explosão vem de um magnetar, e os pesquisadores por trás deste resultado dizem que ainda não há prova conclusiva.

O que vem a seguir

A explosão foi detectada em 4 de março de 2024, apresentada pela primeira vez em uma conferência em Montreal em julho de 2025, e publicada na revista Science em 8 de outubro de 2026. A equipe estima que o MeerKAT pode encontrar e localizar várias explosões por ano vindas de mais da metade do caminho de volta ao Big Bang, com o Webb necessário para identificar suas galáxias hospedeiras fracas. O telescópio de frequência média do Square Kilometre Array, atualmente em construção na África do Sul, deve ampliar ainda mais essa busca. Stappers definiu o objetivo de forma clara: “O próximo passo é expandir essa fronteira 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

Tags: astronomia, James Webb Space Telescope, magnetar, MeerKAT, explosão rápida de rádio, FRB 20240304B