Lente gravitacional de anel de Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Crédito de imagem: Hubble. Clique para ampliar
Enquanto Albert Einstein desenvolveu sua teoria da relatividade geral há quase um século, ele propôs que o campo gravitacional de objetos maciços pudesse distorcer drasticamente o espaço e desviar a luz.
A ilusão de ótica criada por esse efeito é chamada de lente gravitacional. É o equivalente da natureza de ter uma lente de aumento gigante no espaço que distorce e amplifica a luz de objetos mais distantes. Einstein descreveu as lentes gravitacionais em um artigo publicado em 1936. Mas ele achava que o efeito era inobservável porque as distorções ópticas produzidas pelas estrelas de primeiro plano que distorciam o espaço seriam pequenas demais para serem mensuráveis pelos maiores telescópios de sua época.
Agora, quase um século depois, os astrônomos combinaram dois poderosos recursos astronômicos, o Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e o Telescópio Espacial Hubble da NASA, para identificar 19 novas galáxias "com lentes gravitacionais", aumentando significativamente as aproximadamente 100 lentes gravitacionais conhecidas anteriormente. Entre esses 19, eles encontraram oito novos chamados "anéis de Einstein", que talvez sejam a manifestação mais elegante do fenômeno das lentes. Apenas três desses anéis já haviam sido vistos sob luz visível.
Nas lentes gravitacionais, a luz de galáxias distantes pode ser desviada a caminho da Terra pelo campo gravitacional de qualquer objeto maciço que esteja no caminho. Por causa disso, vemos a galáxia distorcida em um arco ou em várias imagens separadas. Quando as duas galáxias estão alinhadas exatamente, a luz forma um padrão de olho de boi, chamado anel de Einstein, ao redor da galáxia em primeiro plano.
As novas lentes descobertas vêm de um projeto em andamento chamado Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Uma equipe de astrônomos, liderada por Adam Bolton, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, em Cambridge, Massachusetts, e Leon Koopmans, do Kapteyn Astronomical Institute, na Holanda, selecionaram as lentes candidatas dentre várias centenas de milhares de espectros ópticos de galáxias elípticas em o Sloan Digital Sky Survey. Eles então usaram os olhos afiados da Câmera avançada para pesquisas do Hubble para fazer a confirmação.
"A enorme escala do SDSS, juntamente com a qualidade de imagem do telescópio Hubble, abriu essa oportunidade sem precedentes para a descoberta de novas lentes gravitacionais", explicou Bolton. "Conseguimos identificar a cada 1.000 galáxias que mostram esses sinais de lentes gravitacionais de outra galáxia".
A equipe do SLACS examinou os espectros de aproximadamente 200.000 galáxias a 2 a 4 bilhões de anos-luz de distância. A equipe procurava evidências claras de emissão das galáxias duas vezes mais longe da Terra e diretamente atrás das galáxias mais próximas. Eles então usaram a Câmera avançada para pesquisas do Hubble para capturar imagens de 28 dessas galáxias candidatas a lentes. Ao estudar os arcos e anéis produzidos por 19 desses candidatos, os astrônomos podem medir com precisão a massa das galáxias em primeiro plano.
Além de produzir formas estranhas, as lentes gravitacionais fornecem aos astrônomos a sonda mais direta da distribuição de matéria escura nas galáxias elípticas. A matéria escura é uma forma invisível e exótica de matéria que ainda não foi diretamente observada. Os astrônomos inferem sua existência medindo sua influência gravitacional. A matéria escura é difundida nas galáxias e compõe a maior parte da massa total do universo. Ao procurar por matéria escura nas galáxias, os astrônomos esperam obter informações sobre a formação de galáxias, que devem ter começado em torno de concentrações irregulares de matéria escura no universo primitivo.
"Nossos resultados indicam que, em média, essas 'galáxias de lentes elípticas' têm a mesma estrutura de densidade de massa especial que a observada nas galáxias em espiral", continuou Bolton. “Isso corresponde a um aumento na proporção de matéria escura em relação às estrelas, à medida que se afasta do centro da galáxia de lentes e entra em seus arredores mais fracos. E como essas gelaxias de lentes são relativamente brilhantes, podemos solidificar esse resultado com outras observações espectroscópicas no solo dos movimentos estelares nas lentes. ”
"Ser capaz de estudar essas e outras lentes gravitacionais já em vários bilhões de anos nos permite ver diretamente se a distribuição de massa escura [invisível] e visível muda com o tempo cósmico", acrescentou Koopmans. "Com essas informações, podemos testar a idéia comum de que galáxias se formam a partir de colisões e fusões de galáxias menores".
O Sloan Digital Sky Survey, do qual a amostra candidata a lente SLACS foi selecionada, foi iniciado em 1998 com um telescópio terrestre personalizado para medir as cores e o brilho de mais de 100 milhões de objetos em um quarto do céu e do mapa as distâncias para um milhão de galáxias e quasares. "Esse tipo de pesquisa com lentes gravitacionais não era um objetivo original do SDSS, mas foi possível pela excelente qualidade dos dados do SDSS", disse Scott Burles, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge, Massachusetts, membro da equipe do SLACS. e um dos criadores do SDSS.
"Um bônus adicional do grande tamanho do banco de dados SDSS é que podemos projetar nossos critérios de pesquisa para encontrar as lentes mais adequadas para objetivos científicos específicos", disse Tommaso Treu, membro da equipe do SLACS, da Universidade da Califórnia em Santa Barbara. . “Enquanto até agora selecionamos as maiores galáxias como nossos alvos, nos próximos estágios da pesquisa estamos focando em galáxias menores de lentes. Houve sugestões de que a estrutura das galáxias muda com o tamanho da galáxia. Ao identificar esses objetos raros "sob demanda", em breve poderemos, pela primeira vez, testar se isso é verdade ".
Leonidas Moustakas, membro da equipe do SLACS, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia: “Esses anéis de Einstein também oferecem uma visão ampliada incomparável das galáxias com lentes, permitindo estudar as estrelas e as histórias de formação de essas galáxias distantes. ”
A Pesquisa SLACS continua e, até agora, a equipe usou o Hubble para estudar quase 50 de suas galáxias candidatas a lentes. O total eventual deverá ser superior a 100, com muitas outras novas lentes entre elas. As descobertas iniciais da pesquisa aparecerão na edição de fevereiro de 2006 do Astrophysical Journal e em outros dois artigos submetidos a esse periódico.
Fonte original: Comunicado de imprensa do Hubblesite
