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Lentes gravitacionais raras da Einstein Cross podem desafiar nossa compreensão de como as galáxias evoluem
Os astrónomos descobriram uma rara lente gravitacional “Einstein Cross”, revelando uma jovem galáxia com estrelas surpreendentemente maduras.
A galáxia em questão é J1453g, uma galáxia elíptica que é a primeira lente gravitacional a uma grande distância cósmica que os astrônomos foram capazes de “pesar” com precisão. J1453g objetiva a luz de uma distância mais distante quasaruma região do espaço dominada por uma alimentação vorazburaco negro supermassivoampliando-o e fazendo com que apareça várias vezes na mesma imagem em forma de cruz.
“A descoberta deste objeto excepcional permitiu-nos estudar com precisão a natureza das estrelas no centro de uma galáxia elíptica numa era remota do Universo, quando a galáxia ainda era jovem”, disse o líder da equipa Quirino D’Amato, investigador do Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), num comunicado. “O facto de a sua composição ser muito semelhante à que vemos hoje na Via Láctea, num ambiente e época completamente diferentes, é surpreendente.
“Isto diz-nos que ainda estamos longe de compreender totalmente os processos de formação e evolução das galáxias e representa um ponto importante para o desenvolvimento de modelos futuros.”
O que são lentes gravitacionais?
Esta pesquisa não teria sido possível com uma peculiaridade do cosmos inicialmente postulada por Albert Einstein em sua teoria da gravidade magnum opus de 1915, relatividade geral.
A relatividade geral sugere que objetos com massa dão origem a uma curvatura na própria estrutura do espaço e do tempo, unidos como uma entidade quadridimensional chamada “espaço-tempo”. Quanto maior a massa de um objeto, maior a curvatura que ele gera, e percebemos essas deformações no espaço-tempo como gravidade. Assim, quanto maior a massa de um objeto, maior será sua influência gravitacional.
E quando a luz passa pelas dobras do espaço-tempo, algo fascinante acontece. O caminho geralmente reto da luz fica curvado ao longo da deformação, com o grau de curvatura ditado pela proximidade do objeto de massa que a luz passa.
Isso significa que quando um objeto de grande massa se coloca entre a Terra e um objeto mais distante, a luz desse objeto de fundo pode chegar aos nossos telescópios em momentos diferentes. Esses corpos intervenientes podem fazer com que os objetos de fundo sejam ampliados ou “lentes gravitacionais”. Na verdade, este fenómeno é utilizado com grande efeito pelos Telescópio Espacial James Webb (JWST) para ver galáxias antigas e distantes.
De vez em quando, a diferença no horário de chegada também pode fazer com que um objeto de fundo apareça várias vezes na mesma imagem. Estas múltiplas manifestações do mesmo corpo de fundo podem assumir arranjos circulares, ou Anéis de Einsteine também podem aparecer como Cruzes de Einstein mais raras.
No caso desta Cruz de Einstein, a lente gravitacional é a galáxia J1453g em alinhamento quase perfeito com a Terra e um quasar distante, a região ativa no coração da galáxia, que é alimentada por um alimentando buraco negro supermassivo.
As lentes gravitacionais não são úteis apenas para ver objetos normalmente muito além de nossa visão; o efeito de lente também pode dizer muito aos cientistas sobre o corpo que faz a lente. Neste caso, a equipa conseguiu utilizar as manifestações em forma de cruz deste quasar para determinar a distribuição de massa das estrelas J1453g com um nível de precisão sem precedentes. Isso revelou algo que desafia o que os modelos atuais sugerem.
Os cientistas geralmente esperam que os bojos centrais das galáxias elípticas se formem rapidamente e, portanto, sejam dominados por estrelas de baixa massa. No entanto, parece que J1453g tem uma configuração semelhante à da Via Láctea, que é uma galáxia espiral barrada, o que significa que algumas galáxias elípticas podem formar-se mais lentamente com estrelas de maior massa nos seus corações. Outra possibilidade é que J1453g tenha sido transformado no início de sua história por um incidente violento, como uma colisão e fusão com outra galáxia.
Como tal, os resultados da equipa não representam apenas uma das medições mais robustas do nascimento de estrelas na adolescência do Universo, mas também representam uma nova janela sobre a formação e evolução de estruturas cósmicas massivas. Na verdade, a investigação sugere uma história mais dinâmica e complexa para as galáxias do que se pensava ser possível anteriormente.
A pesquisa da equipe foi publicada na quinta-feira (2 de abril) na revista Astronomia da Natureza.
