Com a ajuda de técnicas de aprendizagem de máquina, astrônomos descobriram uma dúzia de quasares que foram distorcidos por uma "lente" cósmica natural e divididos em quatro imagens semelhantes.
Os quasares são núcleos extremamente luminosos de galáxias distantes alimentados por buracos negros supermassivos. Ao longo das últimas quatro décadas, foram encontrados cerca de 50 destes "quasares com imagem quadruplicada", que ocorrem quando a gravidade de uma galáxia massiva que se encontra na frente de um quasar divide a sua imagem singular em quatro.
O estudo mais recente, que durou apenas ano e meio, aumenta o número destes quasares quadruplicados conhecidos em cerca de 25% e demonstra o poder da aprendizagem de máquina para ajudar os astrônomos na sua busca por estas extravagâncias cósmicas.
"Os quadruplicados são minas de ouro para todos os tipos de questões. Podem ajudar a determinar o ritmo de expansão do Universo e ajudar a resolver outros mistérios, como a matéria escura e os 'motores centrais' dos quasares," disse Daniel Stern, autor principal do novo estudo e pesquisador do JPL (Jet Propulsion Laboratory), que é gerido pelo Caltech para a NASA.
As descobertas foram feitas combinando ferramentas de aprendizagem de máquina com dados de vários telescópios terrestres e espaciais, incluindo a missão Gaia da ESA; o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA; o Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí; o Observatório Palomar do Caltech; o NTT (New Technology Telescope) do ESO; e o telescópio Gemini South no Chile.
Nos últimos anos, surgiu uma discrepância no que toca ao valor preciso do ritmo de expansão do Universo, também conhecido como constante de Hubble. Dois meios principais podem ser usados para determinar este valor: um baseia-se nas medições da distância e velocidade dos objetos no nosso Universo local, e o outro extrapola o ritmo a partir de modelos baseados na radiação distante remanescente do nascimento do Universo, chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
As novas imagens quadruplicadas vão ajudar nos cálculos futuros da constante de Hubble e podem iluminar porque é que as duas medições principais não estão em concordância. Os quasares ficam entre os alvos locais e distantes usados para os cálculos anteriores, de modo que fornecem uma maneira de examinar o alcance intermediário do Universo. Uma determinação da constante de Hubble, baseada em quasares, poderia indicar qual dos dois valores está correto ou, talvez mais interessante, poderia mostrar que a constante se situa entre o valor determinado localmente e o distante, um possível sinal de física desconhecida.
As imagens multiplicadas de quasares e de outros objetos no cosmos ocorrem quando a gravidade de um objeto em primeiro plano, como uma galáxia, curva e amplia a luz de objetos por trás. O fenômeno, chamado lente gravitacional, já foi visto antes muitas vezes. Às vezes, os quasares ficam com duas imagens; menos frequentemente, mostram quatro imagens.
No novo estudo, os pesquisadores usaram dados do WISE, que tem resolução relativamente grosseira, para encontrar os prováveis quasares, e depois usaram a resolução nítida do Gaia para identificar quais dos quasares vistos pelo WISE estavam associados com possíveis quasares quadruplicados. Depois foi aplicada ferramentas de aprendizagem de máquina para escolher quais os candidatos mais prováveis para imagens múltiplas e não apenas estrelas diferentes situadas perto uma das outras no céu.
As observações de acompanhamento com o LRIS (Low Resolution Imaging Spectrometer) do Observatório Keck, bem como com o Observatório Palomar, com o NTT (New Technology Telescope) e com o Gemini South confirmaram quais os objetos eram de fato quasares quadruplicados situados a bilhões de anos-luz.
Um artigo será publicado no periódico The Astrophysical Journal.
Fonte: W. M. Keck Observatory
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