Um novo retrato em rádio da **Via Láctea**

A Via Láctea é um meio extraordinariamente diverso e intricado. A olho nu, costuma apresentar-se como uma faixa brilhante que atravessa o céu nocturno, construída pela luz combinada de incontáveis estrelas.

No entanto, essa é apenas a história contada pela luz visível. Quando observamos o Universo noutros comprimentos de onda - por exemplo, através de ondas de rádio - surge um cenário mais completo, povoado por partículas carregadas e atravessado por campos magnéticos.

Há várias décadas que os astrónomos recorrem a radiotelescópios para investigar a nossa galáxia. Ao medir e comparar as propriedades dos objectos que habitam a Via Láctea, torna-se possível compreender melhor a sua composição e as etapas da sua evolução.

O nosso estudo, agora publicado nas Publicações da Sociedade Astronómica da Austrália, acrescenta novas pistas sobre a estrutura do plano galáctico.

Como observar todo o céu em rádio

Para revelar o céu em rádio, utilizámos o Conjunto de Grande Campo de Murchison (MWA), um radiotelescópio instalado no interior remoto da Austrália. O sistema é formado por 4 096 antenas, distribuídas por vários quilómetros quadrados. Como consegue observar áreas muito amplas de cada vez, é particularmente eficaz a cartografar a galáxia com rapidez.

Entre 2013 e 2015, o MWA foi usado para observar toda a região do céu do hemisfério sul no âmbito do levantamento MWA de Todo o Céu Galáctico e Extragaláctico (GaLactic and Extragalactic All-sky MWA), conhecido pela sigla GLEAM. Este levantamento abrangeu uma gama extensa de frequências de ondas de rádio.

Graças a essa cobertura alargada, o GLEAM permitiu criar, pela primeira vez, um mapa de “cor rádio” do céu - incluindo a própria Via Láctea. O resultado mostrou o brilho difuso do disco galáctico, além de milhares de galáxias longínquas e zonas onde as estrelas nascem e morrem.

Mais tarde, com a modernização do conjunto em 2018, voltámos a observar o céu com maior resolução e maior sensibilidade, dando origem ao levantamento GLEAM‑X (GLEAM‑Estendido).

A diferença essencial entre os dois levantamentos é simples: o GLEAM captava a visão global, mas perdia pormenor; o GLEAM‑X via o pormenor, mas não preservava tão bem a visão de conjunto.

Um mosaico da Via Láctea com “cor rádio”

Para obter simultaneamente as duas vantagens, a nossa equipa recorreu a uma técnica de imagiologia recente chamada grelhagem no domínio da imagem. Combinámos milhares de observações do GLEAM e do GLEAM‑X para construir um único e enorme mosaico da galáxia.

Como os dois levantamentos foram realizados em momentos diferentes, foi indispensável corrigir as distorções introduzidas pela ionosfera - desvios nas ondas de rádio provocados por irregularidades na camada superior da atmosfera terrestre. Sem essa calibração, a posição aparente das fontes mudaria de uma observação para outra, dificultando a comparação e a sobreposição dos dados.

O algoritmo aplica as correcções necessárias e, depois, alinha e empilha de forma consistente os dados recolhidos em noites distintas. Ao todo, este processo consumiu mais de 1 milhão de horas de processamento em supercomputadores do Centro de Investigação em Supercomputação Pawsey, na Austrália Ocidental.

O produto final é um novo mosaico que cobre 95% da Via Láctea visível a partir do hemisfério sul, ao longo de frequências entre 72 e 231 MHz. A grande vantagem desta amplitude de frequências é permitir identificar diferentes tipos de fontes pela sua “cor rádio”, consoante as ondas sejam geradas sobretudo por campos magnéticos cósmicos ou por gás quente.

Neste retrato, a emissão associada a explosões de estrelas já mortas aparece em laranja: quanto mais baixa a frequência, mais brilhante tende a ser. Em contraste, as regiões onde as estrelas se formam destacam-se em azul. Este código de cores ajuda os astrónomos a reconhecer, quase de imediato, diferentes componentes físicos da galáxia.

Este novo retrato em rádio da Via Láctea é, até agora, o mapa mais sensível e de maior área disponível nestas baixas frequências.

Além disso, trabalhar em frequências tão baixas é particularmente exigente: pequenas alterações na ionosfera podem afectar de forma significativa a nitidez e a posição das fontes. Por isso, a qualidade do mosaico depende não só da quantidade de dados acumulados, mas também da robustez das correcções aplicadas noite após noite.

O que este mapa vai tornar possível

A utilidade científica desta imagem é vasta: desde descobrir e analisar remanescentes ténues e antigos de explosões estelares, até cartografar raios cósmicos energéticos e caracterizar o conjunto de poeiras e grãos que dominam o meio entre as estrelas.

Outra consequência importante é a possibilidade de cruzar esta visão em rádio com observações noutros comprimentos de onda (como infravermelho ou raios X). Essa comparação ajuda a separar fenómenos que, no visível, podem parecer semelhantes, mas que em rádio denunciam origens físicas distintas no plano galáctico.

A capacidade deste tipo de imagem só deverá ser ultrapassada quando o novo telescópio SKA de Baixa Frequência estiver concluído e operacional, tornando-se, no futuro, milhares de vezes mais sensível e com resolução superior à do Conjunto de Grande Campo de Murchison.

Essa evolução ainda está a alguns anos de distância. Até lá, esta nova imagem funciona como uma antevisão inspiradora do que o SKA de Baixa Frequência deverá revelar quando estiver plenamente em funcionamento.

Silvia Mantovanini, doutoranda em Astronomia, Universidade de Curtin, e Natasha Hurley‑Walker, astrónoma de rádio, Universidade de Curtin

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