Um anel adornado com joias

Esta nova imagem obtida pelo telescópio espacial James Webb mostra as lentes gravitacionais do quasar conhecido como RX J1131-1231, localizado a cerca de seis bilhões de anos-luz da Terra, na constelação da Crater, a Taça.

© JWST (quasar RX J1131-1231)

É considerado um dos quasares com melhor lente gravitacional descobertos até hoje, já que a galáxia em primeiro plano mancha a imagem do quasar de fundo num arco brilhante e cria quatro imagens do objeto. 

As lentes gravitacionais, previstas pela primeira vez por Albert Einstein, oferecem uma rara oportunidade de estudar regiões próximas do buraco negro em quasares distantes, atuando como um telescópio natural e ampliando a luz destas fontes. Toda a matéria no Universo deforma o espaço à sua volta, com massas maiores produzindo um efeito mais forte. Em torno de objetos muito massivos, como galáxias, a luz que passa por perto segue este espaço distorcido, parecendo desviar-se do seu caminho original numa quantidade claramente visível. Uma das consequências das lentes gravitacionais é que podem ampliar objetos astronômicos distantes, permitindo o estudo de objetos que, de outra forma, seriam demasiado tênues. 

As medições da emissão de raios X dos quasares podem fornecer uma indicação da rapidez com que o buraco negro central gira e isto fornece aos astrônomos pistas importantes sobre como os buracos negros crescem ao longo do tempo. Por exemplo, se um buraco negro cresce principalmente a partir de colisões e fusões entre galáxias, deverá acumular material num disco estável, e o fornecimento constante de novo material a partir do disco deverá conduzir a um buraco negro com rotação rápida. Por outro lado, se o buraco negro crescesse através de muitos pequenos episódios de acreção, acumularia material em direções aleatórias. 

As observações indicaram que o buraco negro neste quasar em particular gira a mais de metade da velocidade da luz, o que sugere que este buraco negro cresceu através de fusões, em vez de puxar material de diferentes direções. 

Esta imagem foi captada com o MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb como parte de um programa de observação para estudar a matéria escura. A matéria escura é uma forma invisível de matéria que representa a maior parte da massa do Universo. As observações de quasares pelo Webb estão permitindo aos astrônomos explorar a natureza da matéria escura em escalas menores do que nunca.

Fonte: ESA

Rara lente gravitacional deforma a luz de uma supernova

Os astrônomos captaram uma imagem bizarra de uma supernova, a poderosa explosão de uma estrela, cuja luz foi tão distorcida pela gravidade de uma galáxia, que aparece como múltiplas imagens no céu.

© J. Johansson (lente gravitacional de SN Zwicky)

Este efeito, conhecido como lente gravitacional, ocorre quando a gravidade de um objeto denso distorce e aumenta a luz de um objeto por trás dele. Uma equipe liderada por Ariel Goobar, do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo, descobriu que a incomum supernova de Tipo Ia, designada "SN Zwicky", sofreu um efeito quádruplo de lente, o que significa que quatro imagens da mesma supernova podiam ser vistas da Terra.

Poucas semanas depois de detectar a supernova no ZTF (Zwicky Transient Facility), no Observatório Palomar, Goobar e a sua equipe usaram o instrumento NIRC2 (Near-Infrared Camera 2) do Observatório W. M. Keck, emparelhado com o seu sistema de óptica adaptativa, e resolveram com sucesso SN Zwicky, revelando que a lente da supernova era suficientemente forte para ter criado múltiplas imagens do mesmo objeto. Também foram utilizados neste estudo o VLT (Very Large Telescope), o telescópio espacial Hubble, o telescópio Hobby-Eberly, o telescópio Liverpool e o NOT (Nordic Optical Telescope). 

Tal como previsto por Albert Einstein há mais de um século, a luz de um objeto cósmico que encontra um objeto denso no seu caminho até nós pode sofrer o efeito de lente gravitacional. O objeto denso atua como uma lente que pode dobrar e focar a luz. Dependendo da densidade da lente e da distância até nós, este efeito de deformação pode variar em intensidade. Com lentes fortes, a luz do objeto cósmico é tão distorcida que é ampliada e dividida em várias cópias da mesma imagem. 

Os astrônomos têm observado a curvatura gravitacional da luz desde 1919, poucos anos depois de Einstein ter desenvolvido a teoria, mas a natureza transiente das supernovas torna eventos como SN Zwicky, também conhecida como SN 2022qmx, muito difíceis de detectar. Embora os cientistas já tenham detectado muitas vezes imagens duplicadas de objetos distantes chamados quasares, apenas foram encontradas algumas supernovas duplicadas devido às lentes gravitacionais. Um exemplo clássico, chamado iPTF16geu, foi descoberto pela iPTF (intermediate Palomar Transient Factory), antecessora do ZTF.

Quais são os componentes em falta necessários para modelar a história da expansão do Universo? O que é a matéria escura que constitui a grande maioria da massa das galáxias? À medida que novas descobertas forem obtidas com o ZTF e com o futuro Observatório Vera Rubin, teremos mais uma ferramenta para desvendar os mistérios do Universo e encontrar respostas. 

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy. 

Fonte: W. M. Keck Observatory

A gravidade curva a luz para revelar um dos maiores buracos negros

Uma equipe de astrônomos, liderada pelo Dr. James Nightingale do Departamento de Física da Universidade de Durham, descobriu um dos maiores buracos negros jamais encontrados, através  do fenômeno de lente gravitacional.

© Hubble (Abell 1201)

A imagem acima mostra a galáxia elíptica Abell 1201 focalizada pelo telescópio espacial Hubble, onde o quadro à esquerda destaca a região do infravermelho próximo e o quadro à direita destaca a região do óptico.

As lentes gravitacionais - onde uma galáxia em primeiro plano curva a luz de um objeto mais distante e a amplia - e as simulações de supercomputador nas instalações DiRAC (Distributed Research Utilising Advanced Computing) HPC (High Performance Computing) permitiram à equipe examinar de perto como a luz é "dobrada" por um buraco negro no interior de uma galáxia a centenas de milhões de anos-luz da Terra.

A equipe simulou luz que viajava pelo Universo centenas de milhares de vezes, com cada simulação incluindo um buraco negro de massa diferente, mudando a viagem da luz à Terra. Quando os pesquisadores incluíram um buraco negro ultramassivo numa das suas simulações, o percurso tomado pela luz da galáxia distante, até chegar à Terra, coincidiu com o percurso visto em imagens reais captadas pelo telescópio espacial Hubble. 

Foi encontrado um buraco negro ultramassivo, um objeto com mais de 30 bilhões de vezes a massa do nosso Sol, na galáxia em primeiro plano, uma escala raramente vista pelos astrônomos. A maioria dos maiores buracos negros que conhecemos estão num estado ativo, onde a matéria que é puxada para perto do buraco negro aquece e libera energia sob a forma de luz, raios X e outros tipos de radiação. 

A lente gravitacional torna possível o estudo de buracos negros inativos, algo atualmente não possível em galáxias distantes. Esta abordagem poderia permitir aos astrônomos descobrir muitos mais buracos negros inativos e ultramassivos do que se pensava anteriormente e investigar como ficaram tão grandes.

A história desta descoberta em particular começou em 2004 quando o astrônomo da Universidade de Durham, o professor Alastair Edge, notou um arco gigante de uma lente gravitacional ao rever imagens de um levantamento de galáxias. Avançando rapidamente 19 anos com a ajuda de algumas imagens de altíssima resolução pelo telescópio espacial Hubble e das instalações do supercomputador DiRAC COSMA8 da Universidade de Durham, o Dr. Nightingale e a sua equipe puderam revisitá-lo e explorá-lo mais a fundo. 

Espera-se que este seja o primeiro passo para permitir uma exploração mais profunda dos mistérios dos buracos negros e que os futuros grandes telescópios ajudem os astronomos a estudar buracos negros ainda mais distantes para aprenderem mais sobre o seu tamanho e escala. 

Este é o primeiro buraco negro encontrado usando lentes gravitacionais e as descobertas foram publicadas no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Fonte: Royal Astronomical Society

Quatro dos recém-descobertos quasares com imagem quadruplicada

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.

© ESA (Doze Cruzes de Einstein)

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

Lentes gravitacionais podem estimar a expansão do Universo

O Universo está se expandindo, mas há certeza de quão rápida esta expansão está acontecendo.

© Hubble (aglomerado de galáxias SDSS J1038+4849)

Agora, Simon Birrer, pós-doutorado da Universidade de Stanford e do Instituto Kavli para Física de Partículas e Astrofísica do Laboratório Nacional do Acelerador SLAC pertencente ao Departamento de Energia dos EUA, e uma equipe internacional de pesquisadores têm uma nova resposta que pode, uma vez aprimorada com mais dados, ajudar a resolver o debate. 

Esta nova resposta é o resultado de revisitar um método com décadas chamado cosmografia de atraso de tempo com novas suposições e dados adicionais para derivar uma nova estimativa da constante de Hubble, uma medida da expansão do Universo. 

Sabe-se há quase um século que o cosmos está expandindo e, durante este tempo, foram estabelecidas duas formas principais de medir esta expansão. Um método é a escada de distâncias cósmicas, uma série de etapas que ajudam a estimar a distância até supernovas distantes. Ao examinar o espectro de luz destas supernovas, os cientistas podem calcular a rapidez com que estão se afastando de nós e, em seguida, dividir pela distância para estimar a constante de Hubble. 

A constante de Hubble também pode ser estimada a partir de ondulações na radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, do inglês Cosmic Microwave Background radiation). Estas ondulações resultam de ondas sonoras que viajam pelo plasma no início do Universo.

Ao medir o tamanho das ondulações, podem inferir há quanto tempo e a que distância esta CMB que vemos hoje foi criada. Baseando-se numa teoria cosmológica bem estabelecida, os pesquisadores podem estimar a velocidade de expansão do Universo. No entanto, ambas as abordagens têm desvantagens. 

Os métodos de ondas sonoras dependem muito de como o som viajou no início do Universo, o que depende por sua vez da mistura particular de tipos de matéria no momento, de quanto tempo as ondas sonoras viajaram antes de deixar a sua marca na CMB e em suposições sobre a expansão do Universo desde aquela época. 

Entretanto, os métodos de escada de distâncias cósmicas encadeiam uma série de estimativas, começando com estimativas de radar da distância ao Sol e estimativas de paralaxe da distância até estrelas pulsantes chamadas cefeidas. Isto introduz uma cadeia de calibrações e medições, cada uma das quais necessita de ser precisa e sensível o suficiente para garantir uma estimativa confiável da constante de Hubble. 

Mas existe uma maneira de medir distâncias mais diretamente, com base no que chamamos de lentes gravitacionais fortes. A gravidade curva o próprio espaço-tempo e, com ele, o percurso que a luz faz através do cosmos. Um caso especial é quando um objeto muito massivo, como uma galáxia, curva a luz de um objeto muito distante de forma que a luz nos alcance por vários percursos diferentes, criando efetivamente várias imagens do mesmo objeto de fundo. 

Na década de 1960, através da teoria da relatividade de Einstein, foi possível usar as lentes gravitacionais fortes e a luz que curvam possibilitando medir mais diretamente as distâncias cósmicas. Ao longo da última década as medições tornaram-se precisas o suficiente para levar este método, cosmografia de atraso de tempo, da ideia à realidade. 

Medições sucessivas e um esforço dedicado pelas equipes H0LiCOW, COSMOGRAIL, STRIDES e SHARP, agora sob a alçada conjunta da organização TDCOSMOS, culminaram numa medição da constante de Hubble de aproximadamente 73 km/s/MPc (quilômetros por segundo por megaparsec) com uma precisão de 2%. Isto está de acordo com as estimativas feitas com o método local de escada de distâncias cósmicas, mas em tensão com as medições da radiação cósmica de fundo em micro-ondas sob as suposições do modelo cosmológico padrão. 

Com base nesta nova análise, com significativamente menos suposições aplicadas às sete galáxias influenciadas  por lentes gravitacionais com atraso de tempo que a equipe analisou em estudos anteriores, chegou-se a um valor mais alto da constante de Hubble, cerca de 74 km/s/MPc, mas com uma maior incerteza, o suficiente para que o seu valor fosse consistente com as estimativas altas e baixas da constante de Hubble. 

No entanto, quando foram adicionadas 33 lentes gravitacionais com propriedades semelhantes,mas sem uma fonte variável para trabalhar diretamente a cosmografia de atraso de tempo, usadas para estimar a estrutura galáctica, a estimativa da constante de Hubble caiu para cerca de 67 km/s/MPc, com 5% de incerteza, em boa concordância com as estimativas das ondas sonoras como as da CMB, mas também estatisticamente consistente com as determinações anteriores, dadas as incertezas. 

Esta mudança substancial não significa que o debate sobre o valor da constante de Hubble acabou, longe disso. Por um lado, o seu método introduz uma nova incerteza na estimativa associada às 33 lentes gravitacionais adicionadas na análise, e a TDCOSMO precisará de mais dados para confirmar os seus resultados, embora possam não demorar muito a chegar. 

Olhando mais adiante, novas imagens serão obtidas de mais galáxias com o LSST (Legacy Survey of Space and Time) do Observatório Vera Rubin para melhorar tais estimativas. 

Os resultados foram publicados no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Stanford University

ALMA observa a galáxia mais distante parecida com a Via Láctea

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o ESO é parceiro, os astrônomos observaram uma galáxia muito distante e, consequentemente, muito jovem, bastante parecida com a nossa Via Láctea.

© ESO/ALMA (SPT0418-47 sob o efeito de lente gravitacional)

A galáxia está tão distante que sua luz levou mais de 12 bilhões de anos para chegar até nós. Estamos vendo como era quando o Universo tinha apenas 1,4 bilhão de anos. Surpreendentemente, esta galáxia se mostra, também, pouco caótica, o que contradiz as teorias que apontam para que todas as galáxias no Universo primordial sejam turbulentas e instáveis. Esta descoberta inesperada desafia a nossa compreensão de como é que as galáxias se formam, nos dando pistas sobre o passado do nosso Universo.

Embora a galáxia estudada pelos astrônomos, chamada SPT0418-47, não pareça ter braços em espiral, ela tem pelo menos duas características típicas da Via Láctea: um disco em rotação e um bojo, um enorme grupo de estrelas aglomeradas de forma muito compacta em torno do centro galáctico. Trata-se da primeira vez que um bojo é visto tão cedo na história do Universo, fazendo da SPT0418-47 a galáxia semelhante à Via Láctea mais distante observada até hoje.

No Universo primordial, as galáxias jovens estão ainda no processo de formação, por isso os pesquisadores esperavam que se mostrassem caóticas e sem estruturas distintas típicas de galáxias mais maduras como a Via Láctea.

É fundamental estudar galáxias distantes como a SPT0418-47 para compreendermos como é que as galáxias se formam e evoluem. Esta galáxia está tão distante que a vemos quando o Universo tinha apenas 10% de sua idade atual porque sua luz levou 12 bilhões de anos para chegar à Terra. Ao estudar este objeto, estamos olhando para trás no tempo, para uma época em que estas galáxias estavam apenas começando a se desenvolver.

Como estas galáxias estão muito distantes, observações detalhadas, até mesmo com os telescópios mais poderosos, são quase impossíveis, pois as galáxias parecem pequenas e tênues. A equipe superou este obstáculo ao usar uma galáxia próxima como uma poderosa lupa, ou seja, o efeito conhecido por lente gravitacional, permitindo ao ALMA observar um passado distante com um detalhe sem precedentes. Neste efeito, a atração gravitacional da galáxia próxima distorce e curva a luz da galáxia distante, fazendo com que esta nos apareça deformada, mas bastante ampliada.

Com as lentes gravitacionais, a galáxia distante aparece como um anel de luz quase perfeito situado em torno da galáxia próxima, o que ocorre devido ao alinhamento quase exato entre estes dois objetos. A equipe de pesquisa reconstruiu a verdadeira forma da galáxia distante e o movimento do seu gás a partir dos dados ALMA, usando uma nova técnica de modelagem computacional.

A descoberta foi bastante intrigante; apesar de estar formando estrelas a uma taxa elevada e, consequentemente, ser um local de processos altamente energéticos, a SPT0418-47 é a galáxia de disco mais bem organizada já observada no Universo primordial. Contudo, os astrônomos observam que, apesar da SPT0418-47 ter um disco e outras estruturas semelhantes às galáxias espirais que vemos atualmente, esta galáxia evoluirá, muito provavelmente, para uma galáxia muito diferente da Via Láctea, se juntando à classe das galáxias elípticas, outro tipo de galáxias que, juntamente com as espirais, existe no Universo atual.

Esta descoberta inesperada sugere que o Universo primordial pode não ser tão caótico como se pensava, levantando muitas questões sobre como é que uma galáxia tão bem ordenada poderia ter se formado logo após o Big Bang. Esta descoberta do ALMA segue a descoberta anterior anunciada em maio de um disco massivo em rotação observado a uma distância semelhante. A SPT0418-47 é vista, no entanto, com muito mais detalhe, graças ao efeito de lente gravitacional, e possui um bojo além de um disco, o que a torna muito mais similar à nossa Via Láctea atual do que o objeto estudado anteriormente.

Estudos futuros, inclusive com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, tentarão descobrir quão típicas são estas galáxias de disco prematuras e se são normalmente menos caóticas do que o previsto, o que abrirá novos caminhos que permitirão aos astrônomos descobrir como é que as galáxias evoluem.

Este pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado “A dynamically cold disk galaxy in the early Universe”, publicado na revista Nature.

Fonte: ESO

Hubble observa o quasar mais brilhante do Universo jovem

O telescópio espacial Hubble descobriu o quasar mais brilhante no início do Universo.

© ESA/M. Kornmesser (ilustração de um quasar)

Após 20 anos de buscas, os astrônomos identificaram o antigo quasar com a ajuda de fortes lentes gravitacionais. Este objeto único fornece uma visão do nascimento das galáxias quando o Universo tinha menos de um bilhão de anos.

Os quasares são os núcleos extremamente brilhantes de galáxias ativas. O poderoso brilho de um quasar é produzido por um buraco negro supermassivo que está cercado por um disco de acreção. O gás que cai em direção ao buraco negro libera quantidades incríveis de energia, que pode ser observada em todos os comprimentos de onda.

Este quasar recém-descoberto, catalogado como J043947.08+163415.7, não é exceção; o seu brilho é equivalente a aproximadamente 600 trilhões de sóis (o brilho inclui o fator de ampliação da lente gravitacional, fator este de 50. Sem a lente, a luminosidade do quasar seria equivalente a mais ou menos 11 bilhões de sóis) e o buraco negro supermassivo que o alimenta tem várias centenas de milhões de vezes a massa do nosso Sol.

Apesar do seu brilho, o Hubble conseguiu identificá-lo apenas porque a sua aparência era fortemente afetada por poderosas lentes gravitacionais. Uma galáxia tênue está localizada entre o quasar e a Terra, curvando a luz do quasar e fazendo-o parecer três vezes maior e 50 vezes mais brilhante do que seria sem o efeito da lente gravitacional. Mesmo assim, a lente e o quasar com lente são extremamente compactos e não resolvidos em imagens de telescópios ópticos terrestres. Só a visão nítida do Hubble permitiu resolver o sistema.

Os dados mostram não apenas que o buraco negro supermassivo está acumulando matéria a uma taxa extremamente alta, mas também que o quasar pode estar produzindo até 10.000 estrelas por ano. Em comparação, a Via Láctea produz aproximadamente uma estrela por ano.

Os quasares parecidos com J043947.08+163415.7 existiram durante o período de reionização do Universo primordial, quando a radiação das jovens galáxias e quasares reaqueceu o hidrogênio obscurante que havia arrefecido apenas 400.000 após o Big Bang; o Universo reverteu de neutro para mais uma vez ser plasma ionizado. No entanto, ainda não se sabe com certeza quais os objetos que forneceram os fótons de reionização. Os objetos energéticos como este quasar recém-descoberto podem ajudar a resolver o mistério.

Por essa razão, a equipe está reunindo o máximo possível de dados sobre J043947.08+163415.7. Atualmente estão analisando um espectro detalhado de 20 horas obtido pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO, que lhes permitirá identificar a composição química e as temperaturas do gás intergaláctico no início do Universo. A equipe também está usando o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e espera também observar o quasar com o telescópio espacial James Webb. Com estes telescópios, poderão observar as redondezas do buraco negro supermassivo e medir diretamente a influência da sua gravidade sobre o gás circundante e sobre a formação estelar.

Fonte: W. M. Keck Observatory

A teoria da relatividade geral de Einstein é testada fora da Via Láctea

Com o auxílio do instrumento MUSE montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, uma equipe liderada por Thomas Collett, da Universidade de Portsmouth no Reino Unido, calculou a massa da galáxia ESO 325-G004 ao medir o movimento das estrelas nesta galáxia elíptica próxima.

© Hubble (aglomerado de galáxias Abell S0740)

Esta imagem obtida pelo telescópio espacial Hubble mostra uma coleção diversa de galáxias no aglomerado Abell S0740, situado a mais de 450 milhões de anos de distância na direção da constelação do Centauro. A galáxia elíptica gigante ESO 325-G004 encontra-se no centro deste aglomerado.

“Usamos dados obtidos pelo VLT para medir quão rapidamente as estrelas estavam se movendo na ESO 325-G004, o que nos permitiu inferir a quantidade de massa que deve existir na galáxia para manter estas estrelas em órbita,” explica Collett.

Por outro lado, a equipe conseguiu também medir outro aspecto da gravidade. Com o telescópio espacial Hubble, observou-se um anel de Einstein, um fenômeno que resulta da luz de uma galáxia distante estar sendo distorcida por ESO 325-G004. A observação deste anel permitiu aos astrônomos medir que quantidade de luz, e consequentemente espaço-tempo, está sendo distorcida pela enorme massa de ESO 325-G004.

A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que os objetos deformem o espaço-tempo à sua volta, fazendo com que a luz que passa por ele seja desviada e dando origem a um fenômeno conhecido por lente gravitacional. Este efeito apenas se torna evidente para objetos muito massivos. São conhecidas algumas centenas de lentes gravitacionais fortes, mas muitas estão demasiado distantes para se medir com precisão as suas massas. No entanto, a galáxia ESO 325-G004 constitui uma das lentes mais próximas de nós, situada a apenas 450 milhões de anos-luz de distância da Terra.

© Hubble/VLT (galáxia ESO 325-G004)

“Com dados obtidos pelo MUSE determinamos a massa da galáxia situada em primeiro plano e com o Hubble medimos a quantidade de efeito de lente gravitacional observado. Em seguida comparamos estas duas maneiras de medir a força da gravidade, e o resultado foi exatamente o previsto pela relatividade geral, com uma incerteza de apenas 9%. Trata-se do teste da relatividade geral fora da Via Láctea mais preciso realizado até hoje. E usamos apenas uma galáxia!” disse Collett.

Em 1998 descobriu-se que o Universo está expandindo mais depressa atualmente do que o que acontecia no passado. Sabe-se desde 1928 que o Universo se encontra em expansão, mas em 1998 duas equipes de astrônomos mostraram que o Universo está expandindo mais depressa agora do que o que acontecia no passado. Esta descoberta surpreendente valeu o Prêmio Nobel da Física em 2011 e desde então tem tido enormes implicações na nossa compreensão do Universo.

Esta descoberta surpreendente pode ser explicada somente se o Universo for essencialmente composto um por componente exótico chamado energia escura. No entanto, esta interpretação apoia-se no fato da relatividade geral ser a teoria da gravidade correta a escalas cosmológicas. A relatividade geral foi testada com muita precisão nas escalas do Sistema Solar e alguns trabalhos observaram estrelas no centro da Via Láctea, mas até agora não tinha havido testes precisos para escalas astronômicas maiores. Testar o longo alcance das propriedades da gravidade é vital para validar o atual modelo cosmológico.

Esta descoberta pode ter implicações importantes para os modelos de gravidade alternativos à relatividade geral, que também foram evocados para explicar a expansão acelerada do Universo. Estas teorias alternativas prevêem que os efeitos da gravidade na curvatura do espaço-tempo são “dependentes da escala”, o que significa que a gravidade se comportaria de modo diferente a escalas astronômicas diferentes. Collett e a sua equipe descobriram que este não é muito provavelmente o caso, a menos que estas diferenças ocorram apenas a escalas maiores que 6.000 anos-luz.

“O Universo é um lugar espantoso, dando-nos acesso a estas lentes gravitacionais que podemos usar como laboratórios,” acrescenta o membro da equipe Bob Nichol da Universidade de Portsmouth. “É extremamente satisfatório usar os melhores telescópios do mundo para desafiar Einstein e descobrir que afinal ele tinha razão.”

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “A precise extragalactic test of General Relativity” de Collett et al., que será publicado na revista Science.

Fonte: ESO

Um arco cósmico verde

Esta imagem efetuada pelo telescópio espacial Hubble mostra um aglomerado com centenas de galáxias localizado a aproximadamente 7,5 bilhões de anos-luz de distância da Terra.

© Hubble (SDSS J1156+1911)

A galáxia mais brilhante do aglomerado é a SDSS J1156+1911 e é conhecida como Brightest Cluster Galaxy (BCG), e pode ser visível na parte central inferior da imagem. Ela foi descoberta pelo Sloan Giant Arc Survey, que estuda dados dos mapas que cobrem imensas partes do céu do Sloan Digital Sky Survey. E o resultado é que este projeto encontrou mais de 70 galáxias que são fortemente afetadas pelo fenômeno cósmico conhecido como lente gravitacional.

A lente gravitacional é das previsões da Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein. A massa contida dentro de uma galáxia é tão grande que ela pode contorcer o chamado tecido do espaço-tempo, fazendo com que a luz viaje então por trajetórias curvas. Como resultado, a imagem das galáxias mais distantes aparecem distorcidas e ampliadas para um observador, já que a luz está sendo desviada ao redor da galáxia mais massiva na frente. Este efeito pode ser muito útil na astronomia, permitindo a visualização de galáxias que até então eram muito distantes para serem observadas com os instrumentos astronômicos convencionais.

Os aglomerados de galáxias são gigantescas estruturas que possuem centenas ou milhares de galáxias com massa equivalente a trilhões de vezes a massa do Sol. O SDSS J1156+1911 tem uma massa aproximada de 600 bilhões de vezes a massa do Sol, fazendo dele um aglomerado menos massivo do que a média. Contudo, ele ainda é massivo o suficiente para produzir o arco esverdeado logo abaixo da galáxia mais brilhante, este arco nada mais é que a imagem de uma galáxia distante sofrendo os efeitos da lente gravitacional.

Fonte: ESA

Hubble usa lente gravitacional para descobrir a estrela mais distante

A mais de metade da distância do Universo, uma enorme estrela azul apelidada de Ícaro é a estrela individual mais distante alguma vez já vista.

© Hubble (aglomerado de galáxias MACS J1149.5+223)

Esta imagem mostra o enorme aglomerado de galáxias MACS J1149.5+223, cuja luz demorou 5 bilhões de anos até chegar à Terra. Em destaque está a posição da estrela LS1, a sua imagem foi ampliada por um fator de 2.000 graças à lente gravitacional. A galáxia a que a estrela pertence pode ser vista três vezes no céu, multiplicada pela forte lente gravitacional.

Normalmente, seria muito fraca para observar, mesmo com os maiores telescópios do mundo. Mas graças a uma ocorrência fortuita da natureza que amplificou tremendamente o brilho fraco da estrela, e usando o telescópio espacial Hubble, os astrônomos foram capazes de identificar esta estrela remota e estabelecer um novo recorde de distância. A estrela foi apelidada de "Icarus", em homenagem ao personagem mitológico grego que voou muito perto do Sol em asas de cera que derretiam. Também usaram Ícaro para testar uma teoria da matéria escura e para investigar a composição de um aglomerado de galáxias em primeiro plano.

A estrela, abrigada numa galáxia espiral muito distante, está tão longe que a sua luz levou 9 bilhões de anos para chegar à Terra. A luz estelar recebida foi liberada quando o Universo tinha cerca de 30% da sua idade atual.

A descoberta de Ícaro através do fenômeno de lente gravitacional deu início a um novo modo dos astrônomos estudarem estrelas individuais em galáxias distantes. Estas observações fornecem uma visão rara e detalhada de como as estrelas evoluem, especialmente as estrelas mais luminosas.

Esta é a primeira vez que uma estrela individual ampliada é vista. Esta estrela está pelo menos 100 vezes mais distante do que a próxima estrela individual, exceto explosões de supernovas.

A gravidade de um aglomerado de galáxias de primeiro plano atua como uma lente natural no espaço, curvando e ampliando a luz. Às vezes, a luz de um único objeto de fundo aparece como várias imagens. A luz pode ser altamente ampliada, tornando objetos extremamente tênues e distantes suficientemente brilhantes para poderem ser observados.

No caso de Ícaro, uma "lupa" natural é criada por um aglomerado de galáxias chamado MACS J1149+2223. Localizado a aproximadamente 5 bilhões de anos-luz da Terra, este massivo aglomerado de galáxias situa-se entre a Terra e a galáxia que contém a estrela distante. Combinando a força desta lente gravitacional com a excelente resolução e sensibilidade do Hubble, os astrônomos podem ver e estudar Ícaro.

Tal como Ícaro, a estrela de fundo teve apenas glória passageira a partir da perspetiva da Terra: disparou momentaneamente para 2.000 vezes o seu brilho verdadeiro quando foi temporariamente ampliada.

Os modelos sugerem que o tremendo aumento de brilho se deveu provavelmente à ampliação gravitacional de uma estrela, semelhante em massa ao Sol, no aglomerado de galáxias em primeiro plano, quando a estrela se movia em frente de Ícaro. A luz da estrela é geralmente ampliada cerca de 600 vezes devido à massa do aglomerado de galáxias.

A equipe estava utilizando o Hubble para monitorar uma supernova na distante galáxia espiral quando, em 2016, avistaram um novo ponto de luz não muito longe da supernova ampliada. A partir da posição da nova fonte, inferiram que devia estar muito mais ampliada do que a supernova.

Quando analisaram as cores da luz proveniente deste objeto, descobriram que era uma estrela supergigante azul. Este tipo de estrela é muito maior, mais massiva, quente e possivelmente centenas de milhares de vezes intrinsecamente mais brilhante que o nosso Sol. Mas a esta distância ainda estaria longe demais para observar sem a ampliação da lente gravitacional, mesmo para o Hubble.

Por que Ícaro não era outra supernova? A fonte não está ficando mais quente; não está explodindo. A luz está apenas sendo ampliada.

A detecção da ampliação de uma única estrela de fundo, pontual, forneceu uma oportunidade única para testar a natureza da matéria escura no aglomerado de galáxias. A matéria escura é um material invisível que compõe a maior parte da massa do Universo.

Ao analisar o que está flutuando em torno do aglomerado de galáxias em primeiro plano, os cientistas foram capazes de testar uma teoria de que a matéria escura pode ser composta principalmente por um grande número de buracos negros primordiais formados no nascimento do Universo com massas dezenas de vezes maiores que o Sol. Os resultados deste teste único desfavorecem esta hipótese, porque as flutuações de luz da estrela de fundo, monitoradas com o Hubble durante 13 anos, pareceriam diferentes se houvesse um enxame de buracos negros intervenientes.

Quando o telescópio espacial James Webb da NASA for lançado, os astrônomos esperam encontrar muitas mais estrelas como Ícaro. A extraordinária sensibilidade do Webb vai permitir a medição de ainda mais detalhes, incluindo se estas estrelas distantes giram. Pode até vir a descobrir-se que as estrelas ampliadas são bastante comuns.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Clonagem cósmica

Esta imagem está repleta de galáxias!

© Hubble (SDSSJ0146-0929)

Um olho aguçado pode detectar galáxias elípticas requintadas e galáxias espirais espetaculares, vistas em várias orientações: de lado com o plano da galáxia visível, de frente para mostrar os magníficos braços em espiral e tudo o que estiver no meio. A grande maioria destas manchas são galáxias, mas para identificar algumas estrelas em nossa galáxia, basta procurar um ponto de luz com pontas de difração notáveis.

O objeto mais atraente localiza-se no centro do imagem. Com o charmoso nome de SDSSJ0146-0929, a protuberância central incandescente é um aglomerado de galáxias, uma coleção monstruosa de centenas de galáxias, todas unidades pela gravidade. A massa deste aglomerado de galáxias é grande o suficiente para distorcer severamente o espaço-tempo em torno dele, criando as estranhas curvas que quase envolvem o aglomerado.

Estes arcos são exemplos de um fenômeno cósmico conhecido como anel de Einstein. O anel é criado à medida que a luz de objetos distantes, como as galáxias, passa por uma massa extremamente grande, como este aglomerado de galáxias. Nesta imagem, a luz de uma galáxia de fundo é desviada e refratada em torno do massivo aglomerado e forçada a viajar ao longo de trajetórias de luz diferentes em direção à Terra, fazendo parecer que a galáxia está em vários lugares ao mesmo tempo.

Fonte: ESA

Lente gravitacional amplia galáxia estabelecendo novo recorde

As galáxias extremamente distantes geralmente são muito fracas para serem vistas, mesmo pelos maiores telescópios. Mas a natureza tem uma solução através de lente gravitacional, prevista por Albert Einstein e observada muitas vezes pelos astrônomos.

© U. Havaí/Harald Ebeling/Hubble (galáxia eMACSJ1341-QG-1)

Na imagem a linha tracejada amarela indica os limites da lente gravitacional. A inserção na parte superior esquerda mostra o que a galáxia eMACSJ1341-QG-1 pareceria se observássemos diretamente, sem a lente gravitacional.

Agora, uma equipe internacional de astrônomos liderada por Harald Ebeling da Universidade do Havaí obteve uma das situações mais extremas de ampliação por lente gravitacional.

Usando o telescópio espacial Hubble para pesquisar uma amostra de grandes aglomerados de galáxias, a equipe encontrou uma galáxia distante, eMACSJ1341-QG-1, que foi ampliada 30 vezes graças à distorção do espaço-tempo criada pelo enorme aglonerado de galáxias eMACSJ1341.9-2441.

O efeito físico subjacente da lente gravitacional foi confirmado pela primeira vez durante o eclipse solar de 1919, que pode ampliar drasticamente imagens de fontes celestiais distantes, desde que um objeto suficientemente massivo esteja entre a fonte de fundo e o observador.

Os aglomerados de galáxias, enormes concentrações de matéria escura e gás quente em torno de centenas ou milhares de galáxias individuais unidas pela força da gravidade, são usadas pelos astrônomos como poderosas "lentes gravitacionais". Ao ampliar as galáxias situadas por trás deles, os aglomerados massivos atuam como telescópios naturais que permitem a análise de fontes fracas e distantes que estariam além do alcance de até mesmo os telescópios artificiais mais poderosos.

"A grande ampliação desta imagem nos proporciona uma rara oportunidade de investigar as populações estelares deste objeto distante e, em última instância, reconstruir sua forma e propriedades não distorcidas", afirma o membro da equipe Johan Richard da Universidade de Lyon.

Embora anteriormente tenha sido observada ampliação extrema, a descoberta estabelece um novo recorde para a ampliação de uma galáxia de fundo quiescente rara, que ao contrário da Via Láctea, não forma novas estrelas em nuvens gigantes de gás frio.

Representando o ponto final da evolução da galáxia, as galáxias quiescentes são comuns no Universo local. "No entanto, enquanto olhamos para galáxias mais distantes, também estamos olhando para trás no tempo e vendo objetos mais jovens, que ainda não esgotadou seu fornecimento de gás", diz Mikkel Stockmann, membro da equipe da Universidade de Copenhague, e um especialista em evolução de galáxias. "Compreender por que esta galáxia já parou de formar estrelas pode nos fornecer pistas fundamentais sobre os processos que governam a forma como as galáxias evoluem".

Observações de acompanhamento do eMACSJ1341-QG1 estão em andamento, usando telescópios no Chile e Maunakea.

Os detalhes da descoberta foram publicados no periódico Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Hawaii

Uma das galáxias mais distantes jamais observadas

Uma pesquisa intensiva e profunda do Universo, pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, forneceu a proverbial agulha-num-palheiro: a galáxia mais distante alguma vez vista numa imagem esticada e ampliada pelo fenômeno de lente gravitacional.

© STScI/B. Salmon (aglomerado de galáxias SPT-CL J0615-5746)

A galáxia embrionária, chamada SPT0615-JD, existiu quando o Universo tinha apenas 500 milhões de anos. Embora já tenham sido observadas algumas outras galáxias primitivas desta época, parecem-se essencialmente com pontos vermelhos, dado o seu pequeno tamanho e distâncias tremendas.

No entanto, neste caso o campo gravitacional de um aglomerado de galáxias massivo em primeiro plano, chamado SPT-CL J0615-5746, não só ampliou a luz da galáxia de fundo como também maculou a imagem num arco (cerca de 2 segundos de arco).

A análise da imagem mostra que a galáxia possui mais de 3 bilhões de massas solares (aproximadamente 1/100 da massa da Via Láctea totalmente cultivada). São menos de 2.500 anos-luz, a metade do tamanho da Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia via satélite da Via Láctea. O objeto é considerado prototípico de galáxias jovens que surgiram durante a época logo após o Big Bang.

Nenhum outro candidato a galáxia foi encontrado a uma distância tão grande e que ao mesmo tempo também fornece informações sobre o tamanho e massa do astro embrionário.

Fonte: Space Telescope Science Institute

HAWK-I e Hubble exploram um aglomerado de galáxias

Esta imagem mostra algo de espectacular: um aglomerado de galáxias massivo que está distorcendo o espaço que o rodeia!

© HAWK-I/Hubble (aglomerado de galáxias RCS2 J2327)

O aglomerado, cujo núcleo se encontra no centro da imagem, chama-se RCS2 J2327 e trata-se de um dos aglomerados mais massivos conhecidos a esta distância ou mais distantes.

Objetos massivos como o RCS2 J2327 têm uma influência tão grande sobre o seu meio envolvente que distorcem de forma visível o espaço que os rodeia. Este efeito, chamado lente gravitacional, faz com que a luz emitida por objetos mais distantes se curve, distorça e amplifique, permitindo-nos observar galáxias que, de outro modo, estariam demasiado distantes para serem detectadas. O efeito de lente gravitacional é uma das previsões da teoria da relatividade geral de Albert Einstein e pode ser observado em três regimes diferentes: lentes gravitacionais fortes, lentes gravitacionais fracas e micro lentes gravitacionais. Ao contrário das lentes gravitacionais fortes, que produzem imagens impressionantes de galáxias distorcidas, arcos vastos ou fenômenos conhecidos por anéis de Einstein, as lentes gravitacionais fracas são principalmente estudadas de forma estatística, no entanto fornecem-nos uma maneira de medir as massas de objetos cósmicos, como no caso deste aglomerado.

Esta imagem foi composta a partir de observações obtidas com o instrumento HAWK-I montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO e com a Advanced Camera for Surveys do telescópio espacial Hubble da NASA/ESA. A imagem mostra um detalhe impressionante, um resultado de colaboração para estudar lentes gravitacionais fracas no cosmos. O estudo descobriu que o RCS2 J2327 tem uma massa equivalente a dois quatrilhões de sóis!

Fonte: ESO & ESA

Cobra cósmica abundante de estrelas

Esta imagem do telescópio espacial Hubble revela a Serpente Cósmica, uma galáxia distante salpicada de regiões agudas de intensa formação estelar que aparecem deformadas pelo efeito da lente gravitacional.

© Hubble (galáxia Serpente Cósmica)

Esta galáxia com aparência de arco gigante está realmente atrás do enorme aglomerado de galáxias MACSJ1206.2-0847, mas graças à gravidade do aglomerado, podemos vê-la da Terra.

A luz da galáxia distante e de alto redshift (desvio para o vermelho) chega à Terra, tendo sido distorcida pela gigantesca influência gravitacional do aglomerado interativo. Fascinantemente, em vez de dificultar a percepção de objetos cosmológicos, tal efeito de lente gravitacional melhora a resolução e a profundidade de uma imagem ampliando o objeto em segundo plano. Às vezes, a lente gravitacional pode até produzir múltiplas imagens do objeto à medida que a luz é dobrada em diferentes direções ao redor do aglomerado em primeiro plano.

Usando o telescópio espacial Hubble, os astrônomos examinaram recentemente várias destas imagens da Serpente Cósmica, cada uma com um nível diferente de ampliação. Usando esta técnica, a galáxia e suas características podem ser estudadas em diferentes escalas. As imagens de alta resolução revelaram que os aglomerados de galáxias gigantes de alto deslocamento para o vermelho são constituídos por uma subestrutura complexa de aglomerados pequenos, o que contribui para a nossa compreensão da formação de estrelas em galáxias distantes.

Fonte: ESA

Descoberta uma das mais brilhantes galáxias conhecidas

Graças a uma imagem ampliada produzida por uma lente gravitacional uma equipe de cientistas descobriu uma das galáxias mais brilhantes conhecidas da época em que o Universo tinha 20% da sua idade atual.

© Hubble (múltiplas imagens da galáxia descoberta, assinaladas pelas setas brancas)

De acordo com a teoria da Relatividade Geral de Einstein, quando um raio de luz passa perto de um objeto muito massivo, a gravidade do objeto atrai os fótons e desvia-os do seu percurso inicial. Este fenômeno, conhecido como lente gravitacional, é comparável ao produzido por lentes sobre raios de luz e atua como uma espécie de lupa, alterando o tamanho e intensidade da imagem aparente do objeto original.

Usando este efeito, a equipe de cientistas do Instituto de Astrofísica das Canárias (IAC) liderada pelo pesquisador Anastasio Díaz-Sánches da Universidade Politécnica de Cartagena (UPT), descobriu uma galáxia muito distante, a cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância, aproximadamente mil vezes mais brilhante do que a Via Láctea. É a mais brilhante das galáxias submilimétricas, assim chamadas devido à sua emissão muito forte no infravermelho distante. Para a medir, usaram o Gran Telescopio Canarias (GTC) do Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

Devido à lente gravitacional produzida por um aglomerado de galáxias entre nós e a fonte, a galáxia aparenta ser 11 vezes maior e mais brilhante do que realmente é, e aparece em várias imagens num arco centrado na parte mais densa do aglomerado, conhecido como "Anel de Einstein". A vantagem deste tipo de ampliação é que não distorce as propriedades espectrais da luz, que podem ser estudadas para estes objetos muito distantes como se estivessem muito mais próximos.

Para encontrar esta galáxia foi realizada uma busca por todo o céu, combinando as bases de dados dos satélites WISE (NASA) e Planck (ESA) a fim de identificar as mais brilhantes galáxias submilimétricas.

A galáxia destaca-se por ter uma alta taxa de formação estelar. Está formando estrelas a um ritmo de 1.000 massas solares por ano, em comparação com a Via Láctea, que forma estrelas a um ritmo de aproximadamente duas massas solares por ano.

O fato de a galáxia ser tão brilhante, da sua luz estar ampliada gravitacionalmente e de existirem imagens múltiplas, permite examinar as suas propriedades internas, o que de outro modo não seria possível com galáxias tão distantes.

A descoberta foi publicada recentemente na revista The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias

Hubble detectou aglomerados de estrelas novas em galáxias distantes

Quando se trata do Universo distante, mesmo a visão afiada do telescópio espacial Hubble da NASA pode ir tão longe. Os detalhes mais finos exigem um planejamento inteligente e uma pequena ajuda de um alinhamento cósmico com uma lente gravitacional.

© STScI (aglomerados de estrelas detectados em galáxia longínqua)

Ao aplicar uma nova análise computacional a uma galáxia ampliada por uma lente gravitacional, os astrônomos obtiveram imagens 10 vezes mais nítidas do que o Hubble poderia conseguir por conta própria. Os resultados mostram o disco de uma galáxia de perfil com manchas brilhantes de estrelas recém-formadas.

A galáxia em questão está tão longe que a vemos como parecia há 11 bilhões de anos, apenas 2,7 bilhões de anos após o Big Bang. É uma das mais de 70 galáxias estudadas através de lente gravitacional pelo telescópio espacial Hubble, seguindo os alvos selecionados pelo Sloan Giant Arcs Survey (SGAS), que descobriu centenas de galáxias influenciados por lente gravitacional pesquisando dados de imagem de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) cobrindo um quarto do céu.

A gravidade de um gigante aglomerado de galáxias entre a galáxia alvo e a Terra distorce a luz da galáxia mais distante, esticando-a em um arco e ampliando-a quase 30 vezes. A equipe teve que desenvolver um código computacional especial para remover as distorções causadas pela lente gravitacional e revelar o disco da galáxia como normalmente apareceria.

A imagem reconstruída resultante revelou duas dúzias de aglomerados de estrelas recém-nascidas, cada uma com cerca de 200 a 300 anos-luz. Estas teorias contraditórias sugerem que as regiões formadoras de estrelas no Universo distante eram muito maiores, 3.000 anos-luz ou mais de tamanho.

O disco da galáxia pareceria perfeitamente suave sem o aumento devido à ampliação da lente gravitacional.

Enquanto o Hubble destacou novas estrelas dentro da galáxia, o telescópio espacial James Webb da NASA descobrirá estrelas mais velhas e vermelhas que se formaram ainda mais cedo na história da galáxia. Ele também examinará qualquer poeira obscurecida dentro da galáxia.

Estas descobertas aparecem em um artigo publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters e dois artigos adicionais publicados no The Astrophysical Journal.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Um disco galáctico morto no Universo primordial

Ao combinar o poder de uma "lente natural" no espaço com a capacidade do telescópio espacial Hubble, astrônomos fizeram uma descoberta surpreendente: o primeiro exemplo de uma galáxia em forma de disco, compacta ainda que massiva, e de rápida rotação, que deixou de fabricar estrelas apenas poucos bilhões de anos após o Big Bang.

© STScI (lente gravitacional gerada por um aglomerado de galáxias)

Agindo como um "telescópio natural" no espaço, a gravidade do enorme aglomerado de galáxias no plano da frente, MACS J2129-0741, amplia, aumenta o brilho e distorce a distante galáxia de fundo MACS2129-1, vista na inserção de cima. A inserção do meio é uma ampliação da galáxia distorcida pelo efeito de lente gravitacional. A inserção de baixo é uma imagem reconstruída, com base em modelos, que mostra o aspeto da galáxia caso o aglomerado de frente não estivesse presente. A galáxia tem um tom avermelhado porque está tão distante que a sua luz é desviada para a região vermelha do espectro.

Encontrar tal galáxia tão cedo no início da história do Universo desafia a compreensão atual de como as galáxias massivas se formam e evoluem.

Quando o Hubble fotografou a galáxia, esperava ser visto uma bola caótica de estrelas formada através de galáxias que se fundiram. Em vez disso, foram observadas evidências de que as estrelas nasceram num disco em forma de panqueca.

Esta é a primeira evidência observacional direta de que pelo menos algumas das primeiras galáxias "mortas", onde a formação estelar cessou, de alguma forma evoluem de um disco parecido ao da Via Láctea para as gigantes elípticas que vemos hoje.

Esta é uma surpresa porque as galáxias elípticas contêm estrelas mais antigas, enquanto as galáxias espirais geralmente contêm estrelas azuis mais jovens. Pelo menos algumas destas primeiras galáxias de disco "mortas" devem ter sofrido algumas alterações. Não só mudaram de estrutura, mas também de movimentos das suas estrelas a fim de esculpir uma forma de galáxia elíptica.

"Esta nova visão pode obrigar-nos a repensar todo o contexto cosmológico de como as galáxias chegam depressa à 'velhice' e evoluem para galáxias locais de forma elíptica," afirma Sune Toft, do Dark Cosmology Center at the Niels Bohr Institute da Universidade de Copenhague, Dinamarca.

Os estudos anteriores de distantes galáxias mortas assumiram que a sua estrutura é semelhante à das galáxias elípticas locais para qual evoluem. Em princípio, a confirmação desta suposição exige telescópios espaciais mais poderosos do que os disponíveis atualmente. No entanto, através do fenômeno de lente gravitacional, um massivo aglomerado galáctico no plano da frente atua como uma "lente" no espaço para ampliar e esticar imagens de galáxias de fundo muito mais distantes. Ao juntar esta lente natural com o poder de resolução do Hubble, os cientistas foram capazes de ver o centro da galáxia moribunda.

A galáxia remota tem três vezes a massa da Via Láctea, mas apenas metade do tamanho. As medições da velocidade de rotação, feitas com o VLT (Very Large Telescope) do ESO, mostraram que a galáxia de disco gira a mais do dobro da velocidade da Via Láctea.

Usando dados de arquivo do CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble), Toft e a sua equipe foram capazes de determinar a massa estelar, a taxa de formação estelar e as idades das estrelas.

Ainda não se sabe porque é que esta galáxia parou de fabricar estrelas. Poderá ser o resultado de um núcleo galáctico ativo, onde a energia brota de um buraco negro supermassivo. Esta energia inibe a formação estelar ao aquecer o gás ou ao expulsá-lo da galáxia. Ou poderá ser o resultado do fluxo de gás frio para a galáxia, que é rapidamente comprimido e aquecido, impedindo com que arrefeça e produza nuvens de formação estelar no centro.

Mas como é que estes discos jovens, compactos e massivos evoluem para as galáxias elípticas que vemos no Universo atual? "Se estas galáxias crescem através de fusões com companheiras menores, e estas companheiras surgem em grande número e de muitos ângulos na direção da galáxia, isto acabaria por aleatorizar as órbitas das estrelas nas galáxias. Também podemos pensar nas grandes fusões galácticas. Definitivamente também destruiriam o movimento ordenado das estrelas," comenta Toft.

Toft e a equipa esperam usar o telescópio espacial James Webb da NASA para procurar uma amostra maior destas galáxias.

Os resultados foram publicados na revista Nature.

Fonte: Space Telescope Science Institute

A massa de estrela é medida através da teoria de Einstein

Astrônomos usaram a visão nítida do telescópio espacial Hubble da NASA para repetir um teste centenário da Teoria Geral da Relatividade de Albert Einstein.

© Hubble (Anel de Einstein)

A equipe Space Telescope Science Institute (STScI) mediu a massa de uma anã branca, um remanescente estelar frio, analisando a quantidade de luz que ela desviou de uma estrela situada atrás dela.

Esta observação representa a primeira vez que o Hubble testemunhou este tipo de efeito criado por uma estrela. Os dados fornecem uma estimativa sólida da massa da anã branca e revelam informações sobre teorias da estrutura e composição da estrela.

Primeiro proposto em 1915, a Teoria Geral da Relatividade descreve como os objetos massivos deformam o espaço, descrita como gravidade. A teoria foi verificada experimentalmente quatro anos depois, quando uma equipe liderada pelo astrônomo britânico Sir Arthur Eddington mediu o quanto a gravidade do Sol desviou a imagem de uma estrela de fundo, durante um eclipse solar, um efeito chamado lente gravitacional.

Este efeito pode ser utilizado para ver imagens ampliadas de galáxias distantes ou, em um alcance mais próximo, para medir pequenas mudanças na posição aparente de uma estrela no céu. Os pesquisadores tiveram que aguardar um século, no entanto, para construir telescópios poderosos o suficiente para detectar este fenômeno de lente gravitacional causado por uma estrela fora do nosso Sistema Solar. A quantidade de deflexão é tão pequena que apenas a nitidez do Hubble foi possível medi-la.

O Hubble observou a estrela anã branca Stein 2051 B à medida que passou na frente de uma estrela de fundo. Durante o alinhamento próximo, a gravidade da anã branca curvou a luz da estrela distante, fazendo com que ela pareça deslocada por cerca de 2 milésimos de segundo da sua posição real, uma variação tão pequena que equivale a observar uma formiga caminhar a mais de 2.400 quilômetros de distância.

A massa da anã branca corresponde às previsões teóricas e é aproximadamente 68% da massa do Sol.

A técnica abre uma nova perspectiva para determinar a massa de uma estrela. Normalmente, se uma estrela tem uma companheira, é possível determinar sua massa medindo o movimento orbital do sistema estelar duplo. Embora, Stein 2051 B tenha uma companheira, uma anã vermelha brilhante, os astrônomos não podem medir com precisão sua massa porque as estrelas estão muito distantes. As estrelas estão a pelo menos 8 bilhões de quilômetros de distância, quase duas vezes a distância atual de Plutão do Sol.

A análise do Hubble também ajudou os astrônomos a verificar de forma independente a teoria de como o raio de uma anã branca é determinado pela sua massa, uma ideia proposta pela primeira vez em 1935 pelo astrônomo americano Subrahmanyan Chandrasekhar, de origem indiana que, em 1983, recebeu o Prêmio Nobel de Física por ter desvendado o princípio do nascimento, evolução e morte das estrelas.

Os pesquisadores identificaram Stein 2051 B e sua estrela de fundo depois de explorar os dados de mais de 5.000 estrelas em um catálogo de estrelas próximas que parecem se mover rapidamente pelo céu. As estrelas com um movimento aparente superior no céu têm uma maior chance de passar na frente de uma estrela de fundo distante, onde a deflexão da luz pode ser medida.

Depois de identificar a Stein 2051 B e mapear o campo estelar de fundo, os pesquisadores usaram a Wide Field Camera 3 do Hubble 3 para observar a anã branca de sete maneiras diferentes ao longo de um período de dois anos enquanto se movia para além da estrela de fundo selecionada.

A equipe analisou a velocidade da anã branca e a direção que estava se movendo para prever quando chegaria a uma posição para curvar a luz das estrelas para observar o fenômeno com o telescópio espacial Hubble.

Foi também medida a pequena quantidade de luz desviada das estrelas. Stein 2051 B aparece 400 vezes mais brilhante do que a estrela de fundo distante. O pequeno movimento da estrela é cerca de mil vezes menor que a medida feita por Eddington em seu experimento de 1919.

A estrela Stein 2051 B é nomeada devido ao seu descobridor, o sacerdote católico romano holandês e astrônomo Johan Stein. A estrela reside a 17 anos-luz da Terra e estima-se que tem cerca de 2,7 bilhões de anos. A estrela de fundo está a cerca de 5.000 anos-luz de distância.

Os pesquisadores planejam usar o Hubble para realizar um estudo  semelhante de lente gravitacional com Proxima Centauri, o vizinho stellar mais próximo do nosso Sistema Solar.

O estudo foi apresentado ontem na 230ª edição do encontro da Sociedade Astronômica Americana em Austin, no Texas.

O estudo será publicado amanhã na revista Science.

Fonte: Space Telescope Science Institute