Astrónomos descobrem uma rara Cruz de Einstein, que distorce o espaço-tempo

A lente gravitacional é uma das grandes maravilhas da astronomia: uma lente natural que amplia o universo distante.

Às vezes, um sistema de lentes assume a forma de uma chamada “Cruz de Einstein“, que são raras e incrivelmente úteis para estudar objetos distantes no espaço e no tempo.

Uma equipa de astrónomos recentemente encontrou uma nova usando o Instrumento Espectroscópico de Energia Escura montado num telescópio no Observatório Nacional de Kitt Peak.

“As quatro imagens que exibem características espectrais consistentes dizem aos astrónomos que a fonte é uma única galáxia, o que lhes permitiu confirmar o sistema de lentes”, explica o líder da equipa, Aleksandar Cikota. “O padrão cruzado informa-os sobre a distribuição de massa da galáxia lente. As distribuições de massa alongadas resultam em cruzes de Einstein, e uma distribuição de massa esférica resultaria num anel de Einstein.”

Explorar DESI-253.2534+26.8843

Esta última Cruz de Einstein tem algumas estatísticas interessantes. A principal galáxia que faz a lente está a cerca de 5998 mil milhões de anos-luz de distância. A galáxia mais distante está a mais de 11 179 mil milhões de anos-luz de distância. Assim, a galáxia de primeiro plano está a proporcionar uma visão incrível de uma galáxia no universo primitivo.

O objeto de fundo é muito típico de uma galáxia em período de formação de estrelas. Os cientistas também encontraram vestígios de uma galáxia ténue à frente de uma das imagens da lente. Está a cerca de 4,2 mil milhões de anos-luz de distância.

Cikota aponta que esta descoberta é um bom exemplo das capacidades do instrumento MUSE em conjunto com a modelagem por computador. “Faz parte de um projeto maior – confirmar e parametrizar muitos candidatos a lentes gravitacionais descobertos nos dados da pesquisa de legado DESI usando redes neurais”, afirma.

O MUSE é um instrumento espectroscópico poderoso que pode cobrir áreas amplas do céu em comprimentos de onda de luz visível e decompõe a luz nos seus comprimentos de onda componentes (criando espectros).

Em seu artigo, os astrónomos apontam que esta é a primeira vez que dados de um sistema de lentes gravitacionais foram modelados desta maneira com GIGA-Lens.

O que faz uma Cruz de Einstein?

Quando uma galáxia massiva fica diretamente “à frente” de um objeto de fundo mais distante (como uma galáxia ou um quasar) a distribuição de matéria ao redor dessa galáxia e seu efeito gravitacional podem “dobrar” a luz do objeto à medida que passa. Isso resulta em imagens de lente (ou um anel).

A primeira “Cruz de Einstein” foi uma surpresa. O astrónomo John Huchra e a sua equipe descobriram-na em 1985. Chama-se “Lente de Huchra”. Parecia realmente desconcertante para os observadores, como se houvesse quatro quasares idênticos em torno do centro (onde havia uma imagem ténue do quasar).

Para descobrir exatamente por que é que isto aconteceria, os astrónomos estudaram a luz de cada “imagem”. O desvio para o vermelho da luz do quasar revelou que estava a 8 mil milhões de anos-luz de distância. Já a galáxia lente está apenas a cerca de 400 milhões de anos-luz de distância.

O que é que as torna tão raras? Acontece que a lente gravitacional acontece em todo o universo, principalmente na forma de chamada “lente fraca”. Criar uma Cruz de Einstein requer um alinhamento preciso do corpo da lente e da fonte de luz, algo a que os astrónomos se referem como “lente gravitacional forte”.

Após a descoberta da Lente de Huchra, os astrónomos encontraram mais algumas usando o Telescópio Espacial Hubble e outros instrumentos. Depois, em 2021, o satélite Gaia encontrou mais uma dúzia. E, os astrónomos preveem que mais serão encontradas à medida que instrumentos e técnicas mais poderosos realizam pesquisas.