Astrônomos descobrem ‘galáxias espelhadas’ no espaço profundo e resolvem mistério cósmico

Densa quantidade de matéria escura está relacionada com a solução desse mistério

Por Michael Wing 

Um estranho conjunto de galáxias “espelhadas” no espaço profundo, localizadas a bilhões de anos-luz de distância, foram descobertas há alguns anos, e os pesquisadores estão começando a entendê-las, e entender a “casa dos espelhos” do espaço sideral tem sido a chave para desvendar o mistério.

Observar o espaço profundo através do Telescópio Espacial Hubble da NASA é semelhante a olhar para uma casa de espelhos. O tecido ondulante do espaço, distorcido pela gravidade da Terra, objetos celestes, como aglomerados distantes de galáxias, podem ter o mesmo efeito que um espelho torto, esticando, ampliando ou até mesmo iluminando cenas mais distantes, um fenômeno conhecido pelos astrônomos como “lente gravitacional”.

Essa lente gravitacional permite que pesquisadores espaciais estudem o que está por trás de objetos intermediários que causam a própria distorção da lente, enquanto esse alongamento, ampliação ou brilho atua, na verdade, como uma espécie de telescópio natural, aprimorando objetos distantes com mais detalhes do que seria possível.

Uma imagem espelhada no espaço profundo?

Mas um estranho fenômeno relacionado à lente gravitacional foi descoberto pelo pesquisador do Telescópio Espacial Hubble, Timothy Hamilton, em 2013; Na época, eu não sabia o que fazer com isso. Enquanto investigava quasares (os núcleos ardentes de galáxias ativas), Hamilton descobriu o que parecia ser uma imagem espelhada quase simétrica com pares de galáxias protuberantes (galáxias centrais cheias de estrelas) e três linhas distintas de cada lado, uma de frente para a outra. O avistamento estranho e simétrico foi apelidado de “Objeto Hamilton”, em homenagem ao seu descobridor.

Embora os pesquisadores da NASA tenham encontrado algumas coisas estranhas no espaço sideral, como galáxias em colisão e estrelas explodindo, levou anos para desvendar o mistério da causa dessa anomalia galáctica. “Ficamos realmente perplexos”, declarou Hamilton à NASA. “Meu primeiro pensamento foi que talvez fossem galáxias interagindo com braços esticados por maré. Não se encaixava muito bem, mas eu não sabia mais o que pensar”.

“O objeto Hamilton” (Cortesia NASA, ESA, Richard E. Griffiths (UH Hilo); Co-autor: Jenny Wagner (ZAH); Processamento de imagem: Joseph DePasquale (STScI)
“O objeto Hamilton” (Cortesia NASA, ESA, Richard E. Griffiths (UH Hilo); Co-autor: Jenny Wagner (ZAH); Processamento de imagem: Joseph DePasquale (STScI)

Após procurar por teorias sem saída e solicitar ajuda de seus colegas, Hamilton e uma equipe crescente liderada por Richard Griffiths da Universidade do Havaí e Halo finalmente resolveram o quebra-cabeça. Griffiths tinha visto um objeto semelhante em uma pesquisa de em 2015, e  confirmou que a lente gravitacional era a causa; a imagem simétrica foi gerada por um aglomerado de galáxias que se alinhava perfeitamente com objetos de fundo mais distantes. O raro efeito de espelhamento é de galáxias de fundo abrangendo uma ondulação no tecido do espaço – uma densa quantidade de matéria escura (o tecido invisível do espaço que os cientistas ainda não entendem completamente) causando uma distorção invisível.

Uma ondulação invisível de matéria escura no espaço

Griffiths comparou essa estranha distorção a olhar para o fundo de uma piscina. “Pense na superfície ondulada de uma piscina em um dia ensolarado, mostrando padrões de luz brilhante no fundo da piscina”, afirmou ele. “Esses padrões brilhantes no fundo são causados ​​por um efeito semelhante à lente gravitacional. As ondulações na superfície agem como lentes parciais, focando a luz do sol em padrões brilhantes no fundo”.

Mas a equipe ainda tinha um problema: eles não conseguiam identificar o aglomerado intermediário, que estava causando o efeito de lente. Normalmente, esse agrupamento é a primeira coisa que os pesquisadores vêem; distorções subsequentes são observadas dentro desse aglomerado. Os dados do Sloan Digital Sky Survey então a localizaram no mesmo local que as imagens das lentes e determinaram que era uma galáxia espiral barrada, aparentemente de ponta, a mais de 7 bilhões de anos-luz de distância. As próprias imagens de fundo foram encontradas a mais de 11 bilhões de anos-luz de distância.

Mapeando o invisível

Para aprender mais sobre os efeitos da matéria escura, Griffiths recorreu ao especialista em lentes gravitacionais, Jenny Wagner, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, que usou um programa de computador para mapear a distorção da matéria escura e concluiu que ela era “suavemente” distribuída no espaço em pequenas escalas.

“É ótimo que só precisemos de duas imagens espelhadas para obter a escala de quão aglomerada ou não a matéria escura pode ser nessas posições”, afirmou Wagner. “Aqui não usamos nenhum modelo de lente. Tomamos apenas os observáveis ​​das múltiplas imagens e o fato de que elas podem se transformar umas nas outras. Com o nosso método, eles podem ser dobrados entre si. Isso já nos dá uma ideia de como a matéria escura deve ser lisa nessas duas posições”.

A descoberta dessa lente gravitacional induzida pela matéria escura é importante porque os astrônomos ainda não sabem exatamente o que é a matéria escura, mesmo quase um século após sua descoberta. “Sabemos que é alguma forma de matéria, mas não temos ideia de quais partículas a compõem”, relatou Griffiths. “Então não sabemos nada sobre como ela se comporta. Sabemos apenas que tem massa e que está sujeita à gravidade”. A importância dos limites de tamanho na aglomeração ou suavidade é que nos dá algumas pistas sobre o que a partícula pode ser. Quanto menores os aglomerados de matéria escura, mais massivas devem ser as partículas”.

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