Foto de uma galáxia espiral sendo distorcida por lente gravitacional é registrada pelo JWST
Anel de Einstein é observado em novo registro do telescópio James Webb onde uma galáxia espiral é distorcida por uma galáxia elíptica.
Uma lente gravitacional é um fenômeno que acontece quando a luz de um objeto distante é distorcida pela presença de um corpo massivo no caminho. Esse corpo pode ser uma galáxia ou um aglomerado de galáxias com uma grande quantidade de matéria escura. Essa distorção acontece devido à curvatura do espaço-tempo que faz com que a trajetória da luz se curve. Esse efeito pode amplificar e até duplicar a imagem de objetos distantes.
Um dos efeitos associados às lentes gravitacionais é o chamado anel de Einstein. Esse efeito ocorre quando a fonte de luz, o objeto massivo que causa a lente e o observador estão perfeitamente alinhados. Esse alinhamento cria uma imagem circular ao redor do corpo que atua como lente lembrando um anel. Quanto maior a massa da lente, mais pronunciado e bem definido será o anel.
Recentemente, o telescópio James Webb registrou a imagem de uma galáxia espiral sendo deformada por uma galáxia elíptica massiva. A massa da galáxia elíptica é grande o suficiente para distorcer a luz da galáxia espiral que está mais distante. Como os objetos estão alinhados com JWST, o efeito de um anel de Einstein surgiu criando uma foto impressionante e rara. A imagem pode ajudar astrônomos a compreender a distribuição de matéria escura em galáxias elípticas.
Lentes gravitacionais
A ideia de lente gravitacional começou por causa da teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Na relatividade geral, massa e energia podem curvar o espaço-tempo criando o efeito que conhecemos como gravidade. Além disso, essa curvatura pode fazer com que a trajetória da luz seja alterada amplificando e replicando uma mesma imagem. Por isso, os objetos massivos que distorcem são chamados de lentes e o efeito de lente gravitacional.
As lentes se formam quando há um certo alinhamento entre a fonte de luz distante, o objeto massivo que irá atuar como lente, que pode ser uma galáxia ou um aglomerado de galáxias, e o observador. Dependendo do grau de alinhamento e da distribuição da massa da lente, diferentes efeitos podem ser observados, como arcos gravitacionais, múltiplas imagens do mesmo objeto ou até mesmo anéis, conhecidos como anéis de Einstein.
Como anel de Einstein é formado?
Quando um objeto distante, um objeto massivo que funciona como lente e o observador estão perfeitamente alinhados se forma o anel de Einstein. A gravidade do objeto que funciona como lente curva a luz da fonte em todas as direções, criando um padrão circular que lembra um anel. Por causa do alinhamento perfeito, um anel de Einstein é considerado uma tipo extremo de lente gravitacional e está previsto na teoria de Albert Einstein.
O tamanho e a nitidez do anel dependem da massa da lente e da precisão do alinhamento entre os objetos. Se o alinhamento não for perfeito, a luz pode aparecer como múltiplos arcos em vez de um anel completo. Quando um anel de Einstein é observado, ele cria um grande interesse da comunidade astronômica já que permite estudar com detalhes a distribuição de massa das galáxias e aglomerados, incluindo matéria escura.
Registro do JWST
Recentemente, uma nova foto do JWST foi divulgada pelo ESA que mostra uma galáxia espiral tendo sua luz distorcida por uma galáxia elíptica. Por causa do alinhamento praticamente perfeito entre os dois objetos e o JWST é possível observar um anel de Einstein se formando. A foto dá impressão que se trata apenas de uma galáxia com uma estrutura estranha mas na realidade são duas galáxias criando a imagem.
A galáxia que atua como lente gravitacional é uma galáxia elíptica que é um tipo de galáxia que possuem núcleos brilhantes e um formato mais esférico. Elas não possuem disco galáctico e nesse caso, a galáxia faz parte do aglomerado SMACSJ0028.2-7537. Já a galáxia que está tendo sua imagem distorcida é uma galáxia espiral. Apesar da deformação causada pelo efeito de lente gravitacional, ainda é possível distinguir detalhes como aglomerados estelares e nuvens de gás presentes.
Por que lentes gravitacionais são importantes?
Há diversos motivos para que as lentes gravitacionais sejam consideradas objetos importantes na Astronomia. O primeiro é justamente por elas ampliarem a imagem de objetos distantes fazendo com que seja possível observar detalhes que não poderiam ser observados antes. Isso é principalmente importante para estudar objetos extremamente pouco luminosos.
Além disso, as lentes gravitacionais funcionam como uma forma de estudar a distribuição de matéria escura em galáxias e aglomerados de galáxias. Como esse efeito de distorção depende diretamente da massa da lente, os astrônomos podem mapear a presença de matéria escura com uma precisão bem alta. Isso ajuda a testar modelos que descrevem a matéria escura e até modelos cosmológicos ao estudar galáxias distantes.