“James Webb” foi o primeiro na história a encontrar o “ziguezague de Einstein” – uma curvatura única do espaço-tempo

As lentes gravitacionais, previstas há 90 anos por Einstein, foram confirmadas pela observação quatro anos após a publicação de seu trabalho. Isto foi feito observando a curvatura da luz das estrelas pela gravidade do Sol durante um eclipse. Décadas mais tarde, com o advento de telescópios mais avançados, as lentes gravitacionais tornaram-se uma ferramenta popular para estudar o Universo. Mas até recentemente ninguém tinha visto um fenômeno como o zigue-zague de Einstein.

Fonte da imagem: Frédéric Dux

Tudo começou quando os astrónomos se interessaram pelo distante quasar J1721+8842. Suas primeiras observações foram feitas em 2017 usando o Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) localizado no Observatório Haleakala, no Havaí. O objeto demonstrou o fenômeno das lentes gravitacionais, aparecendo em quatro exemplares nas fotografias.

Como Einstein explicou em 1915, a matéria está intimamente relacionada com o espaço-tempo. Objetos massivos dobram o espaço-tempo, fazendo com que a luz siga essas curvas. As curvas, assim como as lentes, focam e direcionam a luz, e é por isso que nas imagens do telescópio o mesmo objeto duplicará, triplicará e será visível simultaneamente em diferentes pontos do espaço. Na maioria das vezes, são observadas lentes gravitacionais únicas. Talvez porque sejam mais fáceis de detectar? Mas às vezes ocorrem fenômenos bizarros, como uma cruz ou um anel de Einstein, quando a massa que focaliza a luz de um objeto distante (uma galáxia ou aglomerado de galáxias junto com a matéria escura coletada ao seu redor) está localizada de maneira precisamente calibrada em relação ao objeto.

O Quasar J1721+8842 acabou por ser um desses objetos únicos. E a ligação do telescópio Webb à sua observação tornou a descoberta verdadeiramente rara e a primeira da história. A sensibilidade de Webb permitiu detectar mais duas cópias do quasar distante – um total de seis. Descobriu-se que a luz de um quasar localizado a 11 bilhões de anos de distância de nós é refratada por duas massas – é objeto de lentes gravitacionais duas vezes. Primeiro, a sua luz é refratada por uma galáxia distante a 10 mil milhões de anos de distância e depois por uma galáxia mais próxima a 2,3 mil milhões de anos da Terra. Todos os três objetos estão alinhados de tal forma que a luz do quasar parece ziguezaguear através do espaço-tempo, desviada primeiro por uma galáxia e depois pela outra. Ninguém jamais observou tal efeito.

As cópias do quasar são indicadas por letras, os arcos são cópias da galáxia distante (ela também se “multiplicou”) e no centro está a galáxia próxima

Além disso, a disposição única das massas das lentes e da fonte de luz (quasar) permite que duas medições sejam feitas simultaneamente – para definir restrições na determinação da constante de Hubble e para impor restrições nas equações para estimar a energia escura. Geralmente você pode fazer um ou outro. A avaliação simultânea de ambas as quantidades controversas dará à ciência mais do que outras medições.

Quanto à constante de Hubble, há indícios de que o seu valor é diferente no Universo local e no Universo primordial. Pouco se sabe sobre a matéria escura. Ele “empurra” objetos no Universo e quanto mais longe eles estão um do outro, mais rápido eles se separam. Dois pontos de refração da luz de J1721+8842 em diferentes extremos do Universo são uma oportunidade conveniente para procurar diferenças. No entanto, os cientistas alertam que ainda é cedo para tirar conclusões. Em primeiro lugar, é necessário um trabalho aprofundado dos teóricos, tendo em conta os dados obtidos, e isso pode levar anos.