O surto de rádio mais distante tem uma galáxia anã pequena demais

O sinal chegou a 4 de Março de 2024 e durou milissegundos. Detectado pelo radiotelescópio sul-africano MeerKAT, o clarão FRB 20240304B só mostrou o que valia quando o telescópio espacial James Webb lhe encontrou a galáxia de origem. É o surto de rádio rápido mais distante já localizado.

O redshift medido é de 2,148 — cerca de 3 mil milhões de anos depois do Big Bang. O estudo saiu na quinta-feira na Science, mas a identificação da galáxia circulava como pré-publicação desde Agosto de 2025: o que é novo esta semana é a revisão por pares, não a descoberta.

Um surto de rádio rápido é uma emissão de milissegundos, muito intensa e ainda sem mecanismo confirmado. Já se detectaram milhares desde 2007, mas medir-lhes a distância exige identificar a galáxia de onde vêm — e, das poucas dezenas com redshift medido, quase todas ficam abaixo de z = 0,5.

A medição foi indirecta na aparência e precisa no resultado. Os telescópios Keck e MMT, em terra, apontaram às coordenadas do sinal e não viram nada. O Webb, em tempo discricionário do director, detectou a galáxia com a câmara NIRCam e mediu-lhe o redshift com o espectrógrafo NIRSpec, a partir das linhas do hidrogénio e do oxigénio ionizado.

A associação entre o sinal e essa galáxia tem 97,5% de probabilidade, segundo o método estatístico da equipa; os restantes 2,4% correspondem a uma hospedeira que não foi observada. É a primeira vez que um destes clarões é colocado no pico da formação de galáxias.

Uma galáxia anã onde se esperava uma grande

O que apareceu não era o que a equipa previa. A hospedeira é uma galáxia anã, irregular e em formação activa de estrelas, com cerca de 10 milhões de massas solares, uma taxa de formação estelar de 0,2 massas solares por ano e uma metalicidade entre 10% e 20% da solar.

A NASA e a ESA descrevem-na como mil vezes menos massiva do que a equipa esperava encontrar. A esse ritmo de formação, a galáxia faria toda a sua massa estelar em cerca de 50 milhões de anos — é jovem, e é essa juventude que sustenta o argumento.

Um dos modelos para a origem destes clarões é a fusão de duas estrelas de neutrões. Essas estrelas aproximam-se durante milhares de milhões de anos antes de colidir, o que faria os FRB surgirem em galáxias velhas, com populações estelares já evoluídas.

O outro modelo é uma única estrela de neutrões jovem e muito magnetizada — um magnetar — que emite o clarão pouco depois da explosão da supernova que a criou. Perante uma anã ainda a formar estrelas, a equipa escreve que é «muito pouco provável» que este surto venha de uma fusão.

É esta a medição que fixa a distância: os picos do oxigénio (1,6 µm) e do hidrogénio (2,1 µm) no espectro do NIRSpec dão o redshift de 2,148. Gráfico em inglês, como publicado.

Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI); ciência de M. Caleb (SIfA). CC BY 4.0 (ESA/Webb)

O que o sinal atravessou pelo caminho

O clarão serviu também de sonda ao espaço que atravessou. O artigo descreve a linha de visão a cruzar o Enxame de Virgem, a cerca de um megaparsec do centro, e um grupo de galáxias que a equipa identificou a z = 0,31131, a uns 240 quiloparsecs.

Vale uma nota de tradução: o comunicado da NASA e da ESA chama «enxame de galáxias» a essa estrutura em primeiro plano. O artigo, que é a fonte, escreve «grupo de galáxias».

Pelas contas do estudo, o Enxame de Virgem contribui com cerca de 235 pc/cm³ para a medida de dispersão do sinal e o grupo em primeiro plano com cerca de 33. A polarização dá outra leitura: o clarão chegou com 49% de polarização linear e uma rotação de Faraday de −55,6 rad/m², valor baixo para a distância percorrida.

O campo magnético médio ao longo da linha de visão é praticamente nulo, entre −28 e 28 nanogauss. A explicação preferida pela equipa não é um campo fraco, mas um campo complexo, com inversões e cancelamentos pelo caminho.

No conjunto, o resultado duplica o alcance em redshift dos FRB com galáxia identificada — o recorde anterior era o FRB 20220610A, a z ≈ 1 — e estende a sonda a bariões ionizados por cerca de 80% da história cósmica.

Porque é que só agora

A própria equipa pergunta porque é que o primeiro FRB a z > 2 demorou oito anos e uma centena de localizações. A resposta está na sensibilidade: dos projectos que dominam a descoberta destes sinais, só o MeerKAT os consegue detectar a esse redshift. O artigo estima que 6,3% dos FRB do seu levantamento ocorram acima de z = 2.

O que ficou por explicar é uma parte do sinal. O artigo admite que o excesso de dispersão medido — cerca de 550 pc/cm³ acima da mediana esperada — possa vir do meio intergaláctico, de halos de galáxias no caminho ou do ambiente imediato da fonte. Com estes dados, as três hipóteses não são distinguíveis.

O que este resultado não é

Não é a prova da origem. A revisão por pares confirma os números, não resolve o mecanismo: o artigo sustenta que a galáxia anã favorece os magnetares e afasta a fusão — um argumento sobre tempos de atraso, não uma identificação. «Temos teorias sobre que objectos produzem isto, mas não temos prova conclusiva», diz Manisha Caleb, da Universidade de Sydney.

Também não é um recorde absoluto de distância: há surtos detectados a redshift maior. É o recorde entre os que têm hospedeira identificada — que é precisamente o que permite medir a distância e usar o sinal como sonda.

O que fica é uma medição sólida e um argumento que ganhou peso: estes clarões parecem nascer depressa, junto das estrelas que acabaram de se formar. É isso que os torna úteis para pesar a matéria invisível do Universo — a parte do problema que o SKA, no hemisfério sul, vai continuar a perseguir.