Círculos de rádio estranhos (ORCs): anéis misteriosos no Universo começam a revelar pistas

Desde 2019 que estruturas surpreendentemente circulares, desenhadas por ondas de rádio no espaço, têm deixado os astrónomos intrigados. A descoberta foi inesperada e, ainda hoje, a explicação para a sua origem continua em aberto - mas uma análise recente e detalhada de um destes objectos poderá ajudar a aproximar a comunidade científica de uma resposta.

Quando um novo observatório abre uma janela para fenómenos inéditos

Sempre que entra em funcionamento um observatório com capacidades diferentes das anteriores, surge a possibilidade de se detectarem fenómenos totalmente novos, simplesmente porque a tecnologia passa a “ver” o que antes estava escondido. Foi exactamente isso que aconteceu em 2019, quando o primeiro rastreio-piloto realizado com o telescópio de rádio ASKAP, da CSIRO, identificou várias estruturas invulgares.

Sem uma classificação melhor e fiel ao que mostravam, receberam um nome directo e típico da tradição astronómica: círculos de rádio estranhos (ORCs).

O que torna os ORCs tão peculiares

Os ORCs são estruturas enormes, brilhantes e de forma quase inquietantemente circular. Destacam-se com nitidez em comprimentos de onda de rádio, mas não apresentam correspondência visível em observações no óptico, infravermelho ou raios X. Até ao momento, existem apenas cerca de 10 candidatos conhecidos, e a sua origem permanece por explicar.

Uma das possibilidades mais discutidas é que estes anéis sejam assinaturas de acontecimentos energéticos ocorridos no passado, que deixaram “marcas” no gás e no plasma em torno de galáxias - marcas essas que só se denunciam na rádio.

ORC J0356-4216: o alvo analisado ao pormenor

Num novo estudo, uma equipa liderada por cientistas da Universidade do Ruhr em Bochum (Alemanha) investigou em detalhe um destes objectos, identificado como ORC J0356-4216.

Para isso, recorreram a dois instrumentos complementares: o ASKAP e o telescópio de rádio MeerKAT - sendo este último o responsável pela detecção inicial do ORC em Outubro de 2023. A equipa analisou tanto os comprimentos de onda como a polarização das ondas de rádio emitidas por J0356-4216.

Dois anéis simétricos, polarização elevada e um campo magnético “a contornar” a estrutura

As observações indicam que este ORC é composto por dois anéis simétricos, com um diâmetro total de cerca de 2,18 milhões de anos-luz (aproximadamente 2,06 × 10¹⁹ km). A emissão parece apresentar uma polarização entre 20% e 30%, e o campo magnético encontra-se orientado tangencialmente aos anéis - como se acompanhasse o contorno das estruturas.

A polarização é uma pista importante porque ajuda a inferir a organização do campo magnético e a forma como as partículas carregadas se movem no plasma. Em muitos cenários astrofísicos, uma polarização significativa sugere processos energéticos capazes de alinhar, pelo menos em parte, o comportamento da radiação emitida.

A galáxia no centro e a hipótese de uma onda de choque

Tal como acontece com vários outros círculos de rádio estranhos (ORCs), o ORC J0356-4216 está centrado numa galáxia - um detalhe que pode ser decisivo para compreender como estas formas se criam.

Segundo os investigadores, a explicação mais plausível é a de que estamos a observar uma onda de choque associada a actividade passada dessa galáxia. Entre os cenários possíveis, apontam-se:

• escoamentos de um surto de formação estelar (starburst), capazes de injectar energia no meio circundante;
• uma colisão entre duas galáxias, com impactos dinâmicos e compressões do gás;
• um período em que o buraco negro supermassivo central aumentou a sua actividade, actuando como núcleo galáctico activo (AGN).

Na interpretação da equipa, a combinação entre a forma observada e as propriedades de polarização encaixa particularmente bem numa origem ligada a actividade anterior do AGN.

No caso do ORC J0356–4216, a morfologia observada com dois lóbulos e as características de polarização explicam-se mais facilmente como emissão residual de actividade anterior de um AGN ou de escoamentos impulsionados por jactos.

O que poderá acontecer a seguir com os ORCs

Com tão poucos exemplos conhecidos, cada novo ORC bem caracterizado pesa muito na construção de um quadro teórico sólido. À medida que rastreios de rádio mais profundos e extensos forem sendo realizados, é provável que o número de candidatos aumente, permitindo comparar tamanhos, polarizações, ambientes galácticos e possíveis “assinaturas” de eventos passados.

Além disso, estudos multi-frequência em rádio - e tentativas sistemáticas de procurar contrapartidas muito ténues noutras bandas - poderão ajudar a distinguir entre hipóteses como choques, jactos antigos, interacções galácticas e outros processos de grande escala.

Estado do estudo

O trabalho ainda não foi revisto por pares, mas encontra-se disponível como pré-publicação no servidor arXiv.