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A descoberta da primeira lente gravitacional dupla conhecida foi feita com a ajuda de observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA, revelando faixas únicas em zigue-zague de iluminação cósmica em novas imagens, diferentes de todas as vistas anteriormente.
A lente gravitacional “composta” ou dupla é o resultado de um par de galáxias massivas, cada uma localizada a bilhões de anos-luz da Terra e posicionadas em linha para que a influência de sua gravidade seja combinada.
A distorção resultante da luz de um quasar grande e luminoso atrás deles produz uma iluminação estranha e em zigue-zague, conforme revelado nas novas imagens do Webb.
Descobrindo uma lente gravitacional dupla
A descoberta desta característica cósmica única não é totalmente inédita. Os astrónomos já têm conhecimento de cerca de 1000 casos em que a gravidade de objetos espaciais extremamente grandes, incluindo galáxias ou aglomerados inteiros deles, pode desviar a luz produzida pelos objetos atrás deles, tal como uma lente feita de vidro curvo pode concentrar os raios de luz.
Sabe-se que essas lentes gravitacionais produzem algumas características cósmicas impressionantes, que incluem o que os astrônomos chamam de Anéis de Einsteine ainda mais recursos fantasmagóricos conhecidas como cruzes de Einstein. Em ambos os casos, estas características incomuns são produzidas quando uma fonte distante de iluminação cósmica é distorcida em torno de uma enorme concentração de gravidade à sua frente, gerando um efeito semelhante a um halo, ou mesmo múltiplas imagens distorcidas do mesmo objeto celeste distante.
Embora semelhantes a estes fenómenos conhecidos, os investigadores por detrás da recente descoberta deram à sua característica celestial única uma designação totalmente nova inspirada em Einstein.
“Relatamos a descoberta do primeiro exemplo de lente em zigue-zague de Einstein”, escrevem Frédéric Dux, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Lausanne, e seus co-autores de um novo artigo que descreve a descoberta.
Descrito pela equipe como “uma configuração de lente extremamente rara” – tão rara que é atualmente a única instância de lente desse tipo que existe – a aparência única deste sistema, J1721+8842, foi revelada em seis imagens recentemente obtidas por Webb.
Nas imagens (como visto acima), a luz de um quasar mais distante é desviada em direções opostas enquanto passa por cada uma das lentes em lados diferentes. O resultado, diz a equipe de pesquisa por trás da descoberta, é que os distintos caminhos ópticos da luz produzida por este quasar formam o que se assemelha a faixas em zigue-zague de luz âmbar, que ocorrem entre o par de fontes de gravidade defletoras.
A equipe relata que J1721+8842, que eles dizem ser “anteriormente considerado um quasar duplo com lente, é na verdade uma lente composta com a galáxia da lente mais distante também sendo distorcida como um arco pela galáxia em primeiro plano”.
Evidência de um cenário incomum de lentes
De acordo com as descobertas da equipa, as evidências da descoberta incluem várias características observadas nas novas imagens, que incluem regiões quase idênticas de curvatura da luz que ocorrem em todas as seis imagens de quasares obtidas através da monitorização com o Telescópio Óptico Nórdico nas Ilhas Canárias de Espanha.
Evidências adicionais de deflexão ocorrendo em um desvio para o vermelho de z2 = 1,885 foram obtidas usando o instrumento NIRSpec do Telescópio Espacial James Webb. Com base nas observações, a equipe de pesquisa conseguiu produzir um modelo de lente multiplano, que lhes permitiu reproduzir as posições das imagens representadas em suas observações combinadas.
“Esta configuração única oferece a oportunidade de combinar duas sondas cosmológicas de lentes principais”, escreve a equipe em seu novo artigo, que inclui cosmografia de atraso de tempo e lentes de plano de origem dupla. Cada um deles foi alcançado porque J1721+8842 oferece uma visão única de múltiplas fontes de lentes que formam dois artefatos de lentes separados e de tamanhos diferentes, ou o que a equipe chama de “raios de Einstein”, um dos quais inclui um quasar variável.
Restringindo a Constante de Hubble
Com base nas suas descobertas, a equipa também afirma que prevê que as suas observações se alinharão com as novas “restrições rígidas à constante de Hubble”, permitindo aos investigadores inferir informações potencialmente significativas sobre a natureza da energia escura.
Dado que as suas observações fornecem seis conjuntos de caminhos de luz diferentes associados a esta lente gravitacional dupla única, Lux e a equipa podem estar numa posição única para fazer tais cálculos, o que poderia finalmente ajudar a resolver a disputa em curso entre os astrofísicos envolvendo o que é conhecido como tensão de Hubble. , que envolve medições conflitantes da taxa de expansão do universo, quando comparadas com as previstas pelos astrônomos.
Especificamente, as condições únicas aqui fornecidas, envolvendo um quasar distante e uma galáxia vermelha separada, fotografada através de lentes a duas distâncias diferentes, oferecerão uma oportunidade para cálculos de mais um marcador cosmológico, o que em última análise poderá ajudar os investigadores a desvendar pistas sobre a discrepância actual entre os dados astronómicos. medições do nosso universo em expansão.
No entanto, isso não acontecerá necessariamente muito rapidamente. Dux e seus colegas dizem que provavelmente precisarão de mais alguns meses para fazer tais medições com base nas imagens obtidas de J1721+8842.
Dependendo do resultado dessas medições, as descobertas da equipe podem acabar valendo a pena esperar. Na verdade, poderia até ajudar a resolver um dos maiores mistérios da cosmologia.
O artigo da equipe, “J1721+8842: The first Einstein zig-zag lens”, apareceu recentemente no servidor de pré-impressão arxiv.org, e pode ser lido on-line.
Micah Hanks é o editor-chefe e cofundador do The Debrief. Ele pode ser contatado por e-mail em micah@thedebrief.org. Acompanhe seu trabalho em micahhanks.com e em X: @MicahHanks.
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