O Telescópio Espacial James Webb forneceu uma nova visão incrível da curvatura gravitacional das galáxias no aglomerado de El Gordo. Este inovador telescópio infravermelho detectou distorções gravitacionais, uma estrela gigante vermelha e muitos outros objetos no espaço que antes não eram observáveis.
Fonte da imagem: NASA, ESA, CSA
A uma distância de cerca de 9,7 bilhões de anos-luz da Terra, existe um aglomerado muito grande de galáxias com uma massa equivalente a cerca de 3 milhões de bilhões de sóis. Este aglomerado espacial é apelidado de El Gordo, que significa “homem gordo” em espanhol.
Um dos objetos neste aglomerado é conhecido como “El Anzuelo”, ou “O Anzol”. Esta galáxia, localizada a uma distância de 10,6 bilhões de anos-luz de nós, é claramente visível na parte superior direita da imagem como um arco vermelho brilhante. Para se ter uma ideia de como essa nova foto é incrível, você pode dizer que está vendo a galáxia Fishhook como ela era há 10,6 bilhões de anos. Esse é o tempo que a luz desse ponto da vida da galáxia levou para chegar ao telescópio.
Na imagem da câmera NIRCam, duas galáxias são as mais visíveis: “Thin” (A), localizada logo abaixo e à esquerda do centro da imagem, e “Fishhook” (B) – uma mancha vermelha no canto superior direito . Ambas as galáxias são galáxias de fundo com lentes.
«Pudemos estudar de perto o manto de poeira que envolve o centro da galáxia, onde as estrelas estão se formando ativamente. Com a ajuda do telescópio James Webb, podemos penetrar facilmente nessa densa cortina de poeira, o que nos permitirá ver em primeira mão o processo de montagem das galáxias por dentro ”, disse Patrick Kamieneski (Patrick Kamieneski) da Arizona State University (ASU) , autor principal de um dos vários trabalhos sobre essas observações.
Mas além do fato de o telescópio James Webb ser capaz de penetrar uma cortina de poeira graças às suas câmeras de infravermelho próximo e médio (NIRCam e MIRI), a nova lente do telescópio, apontada para o Fat Man, é de grande importância, permitindo você para capturar claramente um fenômeno chamado lente gravitacional.
A lente gravitacional é um conceito relacionado à teoria geral da relatividade de Albert Einstein. De acordo com essa teoria, o espaço e o tempo são vistos como tecidos juntos como um tecido tangível que pode se deformar e pulsar dependendo de quais massas estão presentes nele. Os buracos negros deformam muito esse tecido, as estrelas também o afetam bastante, a Terra o deforma até certo ponto, e mesmo você e eu o deformamos em um grau incrivelmente minúsculo e indistinguível.
A imagem da câmera NIRCam mostra centenas de galáxias, algumas das quais nunca foram vistas com tantos detalhes antes. O Fat Man Cluster age como uma lente gravitacional, distorcendo e ampliando a luz de galáxias de fundo distantes.
O que é importante para essa imagem de James Webb, no entanto, é que a relatividade geral também prevê que essas deformações no tecido do espaço-tempo afetam como a luz viaja pelo universo. Correndo o risco de simplificar demais, essas curvaturas fazem com que a luz se dobre e torça enquanto viaja pelo espaço – mas isso é bom para os astrônomos.
Se os cientistas puderem focar seus observatórios (como o telescópio James Webb) em regiões supercurvas (como um grande aglomerado de galáxias), eles poderão capturar parte dessa luz distorcida. E dependendo de onde vem a luz, essas curvaturas podem criar uma espécie de efeito de ampliação. Esse efeito é chamado de lente gravitacional. “Esse efeito de lente fornece uma janela única para o universo distante”, disse Brenda Frye, da ASU, codiretora do PEARLS-Clusters e principal autora de outro artigo.
Voltando à imagem da Galáxia Fishhook, a principal razão pela qual os astrônomos podem vê-la, apesar de estar tão longe, não é outra senão lentes gravitacionais. Graças a este conceito espetacular, os cientistas perceberam que a galáxia distante tem a forma de um disco com um diâmetro de cerca de 26.000 anos-luz (um quarto do tamanho da Via Láctea).
Fishhook Galaxy – imagem da câmera NIRCam
Além disso, a tonalidade avermelhada que você vê nesta galáxia está relacionada a outro fenômeno de luz cósmica. Em princípio, à medida que os objetos se afastam de nosso ponto de vista na Terra – devido à expansão do universo – as ondas de luz que eles emitem se estendem como elásticos inquebráveis. Quando isso acontece, as ondas aparecem cada vez mais vermelhas devido a um fenômeno conhecido como redshift. Como esta galáxia parece muito vermelha, ela está muito distante.
Afastando-se de grandes galáxias, o retrato de “Fat Man”, obtido pelo telescópio James Webb, também conseguiu distinguir uma única estrela gigante vermelha. Os cientistas deram a ela o apelido de Quyllur, que na tradução da língua quíchua, falada pelos indígenas das terras altas peruanas, significa simplesmente “Estrela”.
Surpreendentemente, esta é a primeira estrela gigante vermelha observada por um telescópio a uma distância de mais de 1 bilhão de anos-luz da Terra. Na verdade, a “Estrela” está localizada a uma distância de cerca de 11 bilhões de anos-luz de nós, perto da galáxia conhecida como La Flaca, ou “Thin”. A Thin Galaxy é visível como uma linha semelhante a um lápis no centro da imagem.
Galaxy “Thin” – uma foto da câmera NIRCam
«É quase impossível ver estrelas gigantes vermelhas lenticulares, a menos que você entre na faixa do infravermelho. Esta é a primeira estrela que detectamos com o telescópio James Webb, mas esperamos que muitas mais apareçam no futuro”, disse José Diego, do Instituto Cantábrico de Física (IFCA), na Espanha, autor principal de outro artigo dedicado ao Aglomerado “Gordo”.
Fry e seus colegas também observam cinco galáxias com lentes que parecem fazer parte do Baby Cluster a cerca de 12,1 bilhões de anos-luz da Terra – possivelmente 17 galáxias no total. Além disso, a uma distância de cerca de 7,2 bilhões de anos-luz da Terra, existem galáxias ultradifusas, semelhantes às galáxias comuns, mas as estrelas nelas estão localizadas de maneira muito mais uniforme.
«Estudamos se as propriedades dessas galáxias diferem daquelas das galáxias ultradifusas que observamos no universo local e, de fato, vimos algumas diferenças. Em particular, eles são mais azuis, mais jovens, mais extensos e distribuídos de maneira mais uniforme por todo o aglomerado. Isso sugere que a vida no ambiente do aglomerado nos últimos 6 bilhões de anos teve um impacto significativo nessas galáxias”, disse Timothy Carleton, da ASU, principal autor de outro artigo sobre essas observações.
As descobertas feitas pelo Telescópio Espacial James Webb abrem novos horizontes na compreensão do universo. A lente gravitacional prevista por Einstein agora é observada em ação, e isso pode confirmar outras suposições igualmente importantes do grande cientista. A descoberta de uma única estrela gigante vermelha também é um passo importante no estudo de galáxias distantes. Essas descobertas destacam a importância da pesquisa e inovação contínuas na ciência espacial e podem esclarecer como as galáxias se formam e evoluem.