Webb encontra a pequena galáxia hospedeira da rajada rápida de rádio mais distante observada até agora

Astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial James Webb, uma missão conjunta da NASA, da ESA e da CSA, identificaram a galáxia que produziu FRB 20240304B, que a NASA, a ESA e o W. M. Keck Observatory descrevem como a rajada rápida de rádio mais distante encontrada até agora. O estudo, liderado por Manisha Caleb, da Universidade de Sydney, foi publicado a 8 de outubro na revista Science, segundo os três comunicados de imprensa. As rajadas rápidas de rádio, descobertas pela primeira vez em 2007, são clarões de rádio que duram apenas milissegundos e chegam à Terra vindos de pontos muito distantes do universo. A maioria é observada uma única vez e nunca mais volta a ser vista, e o que as causa continua desconhecido.

A equipa MeerTRAP captou a rajada com o radiotelescópio sul-africano MeerKAT a 4 de março de 2024, data de onde vem a sua designação. Os dados de rádio deixavam entrever uma distância muito grande, mas confirmá-la exigia encontrar a galáxia de onde a rajada proveio. Embora a posição fosse conhecida com precisão, os grandes telescópios terrestres não viam nada ali. Segundo o Keck Observatory, uma equipa liderada pelo coautor J. Xavier Prochaska (Universidade da Califórnia, Santa Cruz) passou uma hora a obter imagens desse ponto com o instrumento LRIS do telescópio Keck I e não encontrou nenhuma galáxia. Prochaska disse que a equipa concluiu que «se queríamos encontrar a fonte, tínhamos de ir para o espaço».

A câmara NIRCam do Webb detetou então uma galáxia na posição da rajada, e o espectrógrafo NIRSpec do telescópio mediu o desvio para o vermelho da galáxia em 2,148, situando a rajada apenas 3 mil milhões de anos após o Big Bang. Segundo o Keck, a medição baseou-se na luz emitida por oxigénio e azoto. A maioria das rajadas rápidas de rádio registadas até agora ocorreu milhares de milhões de anos mais tarde. A galáxia hospedeira revelou-se também invulgar: as galáxias associadas a estas rajadas são tipicamente massivas e com formação estelar, ao passo que esta é uma pequena galáxia anã cerca de 1000 vezes menos massiva do que a equipa esperava, embora esteja a formar estrelas ativamente. Existiu por volta do meio-dia cósmico, a época em que a formação estelar no universo atingiu o seu pico, e a sua taxa de formação estelar sugere que a maior parte das suas estrelas poderá ter nascido em apenas 30 milhões de anos. «A galáxia hospedeira destaca-se em toda a amostra de galáxias que temos», disse o coautor Ben Stappers, da Universidade de Manchester.

Os comunicados afirmam que isto é relevante para o debate sobre a forma como as rajadas surgem. Uma explicação defende que resultam da fusão de duas estrelas de neutrões. Como se espera que estes pares precisem de milhares de milhões de anos para se aproximarem em espiral até se fundirem, as rajadas produzidas desta forma deverão aparecer sobretudo em galáxias mais antigas, com populações estelares evoluídas. Outra explicação aponta para um magnetar, uma estrela de neutrões jovem e fortemente magnetizada que resta quando uma estrela massiva termina como supernova; poderia emitir rajadas, por exemplo através de sismos estelares, sem uma longa espera, o que as situaria em galáxias jovens como esta. A ESA e o Keck afirmam que a descoberta indica que os magnetares jovens são a causa provável. «O nosso trabalho sugere que é muito improvável que esta FRB tenha sido produzida por uma fusão», disse Caleb.

A rajada serviu também como sonda do espaço aparentemente vazio entre a sua galáxia e a Terra. Prochaska compara uma rajada rápida de rádio a uma lanterna cósmica cujo sinal guarda um registo de tudo aquilo que atravessa, o que permite aos astrónomos rastrear a matéria, de outro modo invisível, da teia cósmica. Neste sinal, a equipa encontrou vestígios de duas estruturas: um enxame de galáxias até então desconhecido, a cerca de 3,5 mil milhões de anos-luz da Terra, com um desvio para o vermelho de 0,3, e o vizinho Enxame da Virgem, a cerca de 54 milhões de anos-luz de distância. Olhando para o futuro, os investigadores estimam que o MeerKAT poderá detetar e localizar várias rajadas por ano com desvios para o vermelho superiores a 1,0, o que significa mais de metade do caminho de regresso ao início do universo. Esperam que novas infraestruturas de radioastronomia aumentem esse ritmo e que o Webb seja essencial para estudar as galáxias hospedeiras de rajadas tão distantes.