No início deste ano, um algoritmo de aprendizado de máquina identificou até 5.000 lentes gravitacionais em potencial que poderiam transformar nossa capacidade de mapear a evolução das galáxias desde o Big Bang.
Agora o astrônomo Kim-Vy Tran do ASTRO 3D e UNSW Sydney e seus colegas avaliaram 77 das lentes usando o Observatório Keck no Havaí e o Very Large Telescope no Chile. Ela e sua equipe internacional confirmaram que 68 das 77 são fortes lentes gravitacionais que abrangem vastas distâncias cósmicas.

Essa taxa de sucesso de 88% sugere que o algoritmo é confiável e que poderíamos ter milhares de novas lentes gravitacionais. Até o momento, as lentes gravitacionais têm sido difíceis de encontrar e apenas cerca de uma centena são usadas rotineiramente.

Artigo de Kim-Vy Tran publicado hoje no The Astronomical Journal apresenta a confirmação espectroscópica de fortes lentes gravitacionais previamente identificadas usando Redes Neurais Convolucionais, desenvolvidas pelo cientista de dados Dr. Colin Jacobs na ASTRO 3D e na Swinburne University.

O trabalho faz parte da pesquisa ASTRO 3D Galaxy Evolution with Lenses (AGEL).

"Nossa espectroscopia nos permitiu mapear uma imagem 3D das lentes gravitacionais para mostrar que elas são genuínas e não apenas uma superposição casual", diz o autor correspondente Dr. Universidade de NSW (UNSW).

"Nosso objetivo com o AGEL é confirmar espectroscopicamente cerca de 100 lentes gravitacionais fortes que podem ser observadas nos hemisférios norte e sul ao longo do ano", diz ela.

O artigo é o resultado de uma colaboração global com pesquisadores da Austrália, Estados Unidos, Reino Unido e Chile.

O trabalho foi viabilizado pelo desenvolvimento do algoritmo de busca de determinadas assinaturas digitais.

"Com isso, podemos identificar muitos milhares de lentes em comparação com apenas alguns poucos", diz o Dr. Tran.

A lente gravitacional foi identificada pela primeira vez como um fenômeno por Einstein, que previu que a luz se curva em torno de objetos massivos no espaço da mesma maneira que a luz se curva ao passar por uma lente.

Ao fazê-lo, amplia muito as imagens de galáxias que de outra forma não poderíamos ver.

Embora tenha sido usado por astrônomos para observar galáxias distantes por um longo tempo, encontrar essas lupas cósmicas em primeiro lugar foi um acerto e um erro.

"Essas lentes são muito pequenas, portanto, se você tiver imagens difusas, não será capaz de detectá-las", diz o Dr. Tran.

Embora essas lentes nos permitam ver objetos que estão a milhões de anos-luz de distância com mais clareza, também devem nos permitir “ver” a matéria escura invisível que compõe a maior parte do Universo.

"Sabemos que a maior parte da massa é escura", diz o Dr. Tran. “Sabemos que a massa está dobrando a luz e, portanto, se pudermos medir quanta luz é dobrada, podemos inferir quanta massa deve estar lá”.

Ter muito mais lentes gravitacionais em várias distâncias também nos dará uma imagem mais completa da linha do tempo voltando quase ao Big Bang.

"Quanto mais lupas você tiver, maior a chance de tentar pesquisar esses objetos mais distantes. Espero que possamos medir melhor a demografia de galáxias muito jovens", diz o Dr. Tran.

“Então, em algum lugar entre essas primeiras galáxias e nós, há muita evolução que está acontecendo, com pequenas regiões de formação de estrelas que convertem gás primitivo nas primeiras estrelas do sol, a Via Láctea.”

"E assim, com essas lentes em diferentes distâncias, podemos olhar para diferentes pontos na linha do tempo cósmica para rastrear essencialmente como as coisas mudam ao longo do tempo, entre as primeiras galáxias e agora."

A equipe do Dr. Tran abrangeu o mundo todo, com cada grupo fornecendo conhecimentos diferentes.

“Ser capaz de colaborar com pessoas, em diferentes universidades, tem sido crucial, tanto para a criação do projeto em primeiro lugar, quanto para continuar com todas as observações de acompanhamento”, diz ela.

O professor Stuart Wyithe da Universidade de Melbourne e diretor do ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (Astro 3D) diz que cada lente gravitacional é única e nos diz algo novo.

"Além de serem belos objetos, as lentes gravitacionais fornecem uma janela para estudar como a massa é distribuída em galáxias muito distantes que não são observáveis ​​por meio de outras técnicas. Ao introduzir maneiras de usar esses novos grandes conjuntos de dados do céu para procurar muitas novas lentes gravitacionais , a equipe abre a oportunidade de ver como as galáxias obtêm sua massa", diz ele.

O professor Karl Glazebrook, da Swinburne University, e o líder de co-ciência do Dr. Tran no papel, prestaram homenagem ao trabalho que havia feito antes.

"Este algoritmo foi iniciado pelo Dr. Colin Jacobs em Swinburne. Ele vasculhou dezenas de milhões de imagens de galáxias para reduzir a amostra para 5.000. Nunca sonhamos que a taxa de sucesso seria tão alta", diz ele.

“Agora estamos obtendo imagens dessas lentes com o Telescópio Espacial Hubble, elas variam de lindas de cair o queixo a imagens extremamente estranhas que nos levarão a um esforço considerável para descobrir”.

O professor associado Tucker Jones da UC Davis, outro líder de co-ciência no artigo, descreveu a nova amostra como "um passo gigante para aprender como as galáxias se formam ao longo da história do Universo".

"Normalmente, essas galáxias primitivas parecem pequenas bolhas difusas, mas a ampliação da lente nos permite ver sua estrutura com resolução muito melhor. Elas são alvos ideais para nossos telescópios mais poderosos para nos dar a melhor visão possível do universo primitivo", diz ele. .

"Graças ao efeito de lente, podemos aprender como são essas galáxias primitivas, do que são feitas e como interagem com o ambiente." + Explorar mais

A IA encontra mais de 1.200 candidatos a lentes gravitacionais