Astrônomos usando o telescópio espacial Hubble da NASA / ESA observaram uma galáxia nas regiões distantes do Universo que aparece duplicada pelo menos 12 vezes no céu noturno. Esta visão única, criado por lentes gravitacionais fortes, ajuda os astrônomos a compreender melhor a era cósmica conhecida como a época da reionização.

Esta nova imagem do telescópio espacial Hubble da NASA / ESA mostra um objeto astronômico cuja imagem é multiplicada pelo efeito de fortes lentes gravitacionais. A galáxia, apelidado de Arco do Sol, está a quase 11 bilhões de anos-luz de distância da Terra e foi fotografada em várias imagens por um enorme aglomerado de galáxias a 4,6 bilhões de anos-luz de distância.

A massa do aglomerado de galáxias é grande o suficiente para dobrar e ampliar a luz da galáxia mais distante atrás dele. Este processo leva não apenas a uma deformação da luz do objeto, mas também a uma multiplicação da imagem da galáxia em lente.

No caso do Arco do Sol, o efeito de lente levou a pelo menos 12 imagens da galáxia, distribuído em quatro arcos principais. Três desses arcos são visíveis no canto superior direito da imagem, enquanto um contra-arco é visível na parte inferior esquerda - parcialmente obscurecido por uma estrela brilhante em primeiro plano na Via Láctea.

O Hubble usa essas lentes de aumento cósmicas para estudar objetos que de outra forma seriam muito fracos e pequenos até mesmo para seus instrumentos extraordinariamente sensíveis. O Arco do Sol não é exceção, apesar de ser uma das galáxias com lentes gravitacionais mais brilhantes conhecidas.

A lente torna várias imagens do Arco do Sol entre 10 e 30 vezes mais brilhantes. Isso permite que o Hubble visualize estruturas tão pequenas quanto 520 anos-luz de diâmetro - uma rara observação detalhada para um objeto tão distante. Isso se compara razoavelmente bem com regiões de formação de estrelas em galáxias no Universo local, permitindo que os astrônomos estudem a galáxia e seu ambiente em grandes detalhes.

As observações de Hubble mostraram que o Arco do Explosão do Sol é um análogo das galáxias que existiam em um momento muito anterior na história do Universo:um período conhecido como a época da reionização - uma era que começou apenas 150 milhões de anos após o Big Bang.

A época da reionização foi uma era fundamental no início do Universo, aquele que encerrou a "idade das trevas", a época anterior à criação das primeiras estrelas, quando o Universo era escuro e cheio de hidrogênio neutro. Assim que as primeiras estrelas se formaram, eles começaram a irradiar luz, produzindo os fótons de alta energia necessários para ionizar o hidrogênio neutro.

Isso converteu a matéria intergaláctica na forma principalmente ionizada em que existe hoje. Contudo, para ionizar o hidrogênio intergalático, a radiação de alta energia dessas estrelas primitivas teria que escapar de suas galáxias hospedeiras sem primeiro ser absorvida pela matéria interestelar. Até agora, apenas um pequeno número de galáxias foi encontrado para "vazar" fótons de alta energia para o espaço profundo. Como essa luz escapou das primeiras galáxias permanece um mistério.

A análise do Arco do Sol ajuda os astrônomos a adicionar outra peça ao quebra-cabeça - parece que pelo menos alguns fótons podem deixar a galáxia por canais estreitos em um meio neutro rico em gás. Esta é a primeira observação de um longo processo teorizado. Embora seja improvável que esse processo seja o principal mecanismo que levou o Universo a se reionizar, pode muito bem ter fornecido um impulso decisivo.

O artigo delineando essas observações aparecerá em Ciência em 8 de novembro de 2019.