Uma galeria de lentes gravitacionais capturada pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA mostra a diversidade desse fenômeno cósmico e prepara o terreno para observações de acompanhamento pelo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, segundo a NASA.
A lente gravitacional, prevista pela primeira vez por Albert Einstein, ocorre quando a gravidade de um objeto massivo do primeiro plano, como uma galáxia ou aglomerado de galáxias, curva, distorce e amplia a luz de um objeto de fundo mais distante. O efeito é semelhante ao de uma lente gigante no espaço que permite aos astrônomos ver objetos muito mais distantes do que qualquer telescópio poderia ver sozinho, diz a NASA.
As lentes nesta imagem se formaram a partir do alinhamento preciso de uma galáxia de fundo distante com a massa de uma galáxia do primeiro plano, criando imagens distorcidas e ampliadas da galáxia de fundo que aparecem como arcos ao redor da galáxia do primeiro plano.
Astrônomos usarão essas observações de uma população grande e variada de lentes gravitacionais para construir modelos de lentes que ajudarão a determinar quanta massa há na galáxia do primeiro plano do sistema de lente – e potencialmente provar ou refutar uma teoria sobre matéria escura. Astrônomos estudam a quantidade de distorção das galáxias de fundo lentes para determinar a quantidade e distribuição de massa na galáxia do primeiro plano, incluindo sua matéria escura invisível, diz a NASA.
O Hubble vê o cosmos principalmente em luz visível e ultravioleta com alguma cobertura infravermelha, fornecendo uma visão abrangente e de alta resolução de objetos individuais. O Roman vê principalmente luz infravermelha e alguma visível, em um campo de visão muito maior para criar panoramas do universo. Enquanto o Hubble obtém uma visão melhor de lentes individuais, o Roman será capaz de capturar mais lentes com seu campo de visão mais amplo. Se o Roman encontrar uma lente particularmente interessante, os pesquisadores podem usar o Hubble para fazer observações de acompanhamento usando sua capacidade visível e UV para objetos individuais, diz a NASA.
Com a imagem de alta resolução do Hubble e modelos precisos, os pesquisadores também devem ser capazes de detectar pequenas imperfeições nesses arcos de galáxias lentes gravitacionalmente que indicariam a presença de pequenos aglomerados de matéria escura. Os pesquisadores poderiam usar esses aglomerados previamente não detectados para confirmar a teoria da matéria escura fria, que prevê a existência de muitos pequenos aglomerados de matéria escura de entre um milhão e um bilhão de massas solares. Em contraste, o halo de matéria escura de nossa galáxia Via Láctea é de cerca de 1,3 trilhão de massas solares, diz a NASA.
Ao estudar imagens de lentes do Hubble em detalhe, os pesquisadores pretendem construir uma ferramenta de superinteligência para pesquisar eficientemente arcos semelhantes nas próximas imagens do Roman. As imagens do Hubble devem tanto produzir seus próprios resultados sobre matéria escura quanto pavimentar o caminho para a análise da amostra maior de lentes do Roman, diz a NASA.
As lentes únicas nesta imagem exibem algumas das diferentes características que os pesquisadores verão ao coletar um assortimento diverso e numeroso de lentes para testar em seus modelos. O Painel A é um exemplo de configuração arco-contra-arco, na qual a galáxia de fundo lentes aparece como um par duplicado de arcos. A galáxia lentes está sendo ampliada por um par de galáxias do primeiro plano cuja massa combinada curva a luz da galáxia de fundo ao redor delas.
O Painel F é um Anel de Einstein, no qual o alinhamento da galáxia de fundo e a massa aproximadamente esférica da lente do primeiro plano estão tão perfeitamente situados que a galáxia lentes quase circunda completamente a galáxia do primeiro plano. O Painel I mostra uma galáxia quádrupla lentes, na qual a galáxia de fundo é replicada quatro vezes, aparecendo como pontos borrados ao redor da galáxia do primeiro plano. O Painel C também mostra uma galáxia quádrupla lentes, com nós duplos que são muito provavelmente regiões de forte formação de estrelas na galáxia de fundo.
Algumas das galáxias de fundo ampliadas e distorcidas aparecem azuis e outras vermelhas. Esses arcos azulados indicam estrelas jovens, enquanto arcos avermelhados indicam estrelas mais antigas. O Roman e o Hubble explorarão essas diferenças para entender melhor como as galáxias evoluíram no início do universo, diz a NASA.
A maioria das galáxias de lentes do primeiro plano são galáxias elípticas, que são mais antigas, mais densas e mais compactas. Imagens lentes de galáxias de fundo ocorrem apenas quando a densidade de massa da galáxia do primeiro plano atinge um ponto crítico, diz a NASA.
Mas nem todas essas galáxias do primeiro plano são elípticas, e os pesquisadores podem usar essas diferenças para explorar os caminhos evolutivos seguidos por essas galáxias. No painel G, a galáxia do primeiro plano aparece alongada, o que pode ser verdadeiro ou um truque de perspectiva, e nos painéis B e F, as galáxias do primeiro plano parecem ter braços espirais.
A galáxia do primeiro plano do painel D tem uma faixa de poeira visível, que é rara em uma galáxia de lente e o tipo de detalhe que a visão nítida de luz visível do Hubble se destaca em revelar. A galáxia de fundo lentes poderia ser um Anel de Einstein, com a faixa de poeira "quebrando" nossa visão do anel. Como a luz infravermelha é menos obscurecida pela poeira, futuras observações infravermelhas do Roman poderiam ajudar a determinar se os arcos formam um Anel de Einstein mais completo, diz a NASA.
Essas lentes fortes foram detectadas primeiro com o The Dark Energy Spectroscopic Instrument em Kitt Peak. O Hubble posteriormente as observou, e o Roman fará observações adicionais. Imagens como estas são um exemplo dos tipos de esforços colaborativos que rotineiramente ocorrem entre os Grandes Observatórios da NASA para construir uma imagem abrangente do cosmos. À medida que o Roman se junta à família de grandes observatórios espaciais que inclui o Hubble, o Observatório de Raios X Chandra e o Telescópio Espacial James Webb, uma nova janela se abre para o universo, revelando visões previamente ocultas enquanto expande nosso conhecimento cósmico para toda a humanidade, diz a NASA.
Fontes (em inglês)
Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.