Este estudo, que combinou imagens do Telescópio Espacial Hubble com observações espectroscópicas do GTC, confirmou a existência de um novo exemplo de lente gravitacional, um fenômeno previsto pela teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Nesse caso, o efeito observado é devido à alteração causada por uma galáxia que atua como uma lupa amplificando e distorcendo, em quatro imagens separadas na forma de uma cruz, a luz de outra galáxia localizada a 20, 000 milhões de anos-luz de distância.

Uma das conclusões mais marcantes da teoria da relatividade geral de Albert Einstein é que a trajetória das curvas de luz na presença de matéria. Este efeito pode ser observado no caso da luz emitida por uma galáxia distante, quando sua luz passa perto de outra galáxia em seu caminho para o observador. O fenômeno é conhecido como lente gravitacional, porque é comparável ao desvio dos raios de luz pelas lentes de vidro clássicas. De forma similar, as lentes gravitacionais agem como lentes de aumento que mudam o tamanho, forma, e intensidade da imagem do objeto distante.

Dependendo do grau de alinhamento das duas fontes, várias imagens da fonte distante podem ser observadas, como quatro imagens separadas na forma de uma cruz (daí o nome "cruz de Einstein"), argolas, ou arcos. Em geral, é extremamente difícil localizar uma lente gravitacional, porque a separação entre as imagens produzidas pela lente costuma ser muito pequena, exigindo imagens de alta resolução para vê-los. Foi precisamente analisando imagens de alta resolução do Telescópio Espacial Hubble que foi possível localizar um asterismo que parecia um novo exemplo de cruz de Einstein.

Uma descoberta excepcional

Contudo, detectar quatro pontos de luz em forma de cruz posicionados ao redor de uma galáxia não nos garante que seja uma lente, portanto, devemos mostrar que as 4 imagens pertencem ao mesmo objeto. Para fazer isso, são necessárias observações espectroscópicas. Por esta razão, uma equipe de cientistas italianos liderada por Daniela Bettoni do Observatório de Padova e Riccardo Scarpa do IAC, decidiu observar espectroscopicamente com GTC a suposta lente. De acordo com Scarpa, “o resultado não poderia ter sido melhor. O ambiente estava muito limpo e com turbulência mínima (vendo), o que nos permitiu separar claramente a emissão de três das quatro imagens. O espectro deu-nos imediatamente a resposta que procurávamos, a mesma linha de emissão devido ao hidrogênio ionizado apareceu em todos os três espectros no mesmo comprimento de onda. Não havia dúvida de que era na verdade a mesma fonte de luz ".

Uma nova cruz de Einstein foi descoberta, denominado J2211-0350 de acordo com suas coordenadas no céu. O objeto que atua como uma lente acaba sendo uma galáxia elíptica localizada a uma distância de aproximadamente 7 bilhões de anos-luz (z =0,556), enquanto a fonte está a pelo menos 20 bilhões de anos-luz de distância (z =3,03). "Normalmente a fonte é um quasar, foi com grande surpresa que percebemos que a fonte, neste caso, era outra galáxia, na verdade uma galáxia com linhas de emissão muito intensas o que indica que é um objeto jovem ainda formando grandes quantidades de estrelas ", explicar Bettoni. Uma grande conquista para o GTC, considerando que apenas outra lente deste tipo era conhecida.

Nova ferramenta de pesquisa

Graças a essas novas observações, apresentado em The Astrophysical Journal , os astrônomos agora têm mais uma ferramenta para investigar o Universo. As lentes gravitacionais são importantes porque permitem o estudo do Universo de uma forma única. Porque a luz das diferentes imagens, inicialmente a mesma luz, segue caminhos diferentes no Universo, portanto, quaisquer diferenças espectrais devem ser devidas ao material que está entre nós e a fonte. Além disso, se a fonte é variável, podemos ver um atraso de tempo (uma imagem ilumina antes das outras), que fornece informações valiosas sobre a forma do Universo.

Claro, a massa da lente responsável por dobrar a luz pode ser derivada com precisão, fornecendo um importante método independente para pesar galáxias. Finalmente, como com uma lente de vidro normal, a lente gravitacional concentra em nós a luz da fonte, tornando possível ver objetos intrinsecamente inacessíveis. Nesse caso, pode-se calcular que a fonte é 5 vezes mais brilhante do que seria sem a lente.