Anel de matéria escura num aglomerado de galáxias

"Anel" espectral de matéria escura no aglomerado de galáxias Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652). As observações do Hubble foram obtidas em Novembro de 2004. A alta resolução dos seus instrumentos permitiram aos astrónomos observarem, com detalhe, a teia de formas distorcidas de galáxias distantes pelo efeito de lente gravitacional no aglomerado de galáxias - Crédito: HubbleSite news

A imagem composta do Telescópio Espacial Hubble mostra um "anel" espectral da matéria escura no aglomerado de galáxias ZwCl0024 1652. Os astrónomos sugerem que o anel de matéria escura foi produzido durante uma colisão entre dois aglomerados de galáxias gigantescos.
A matéria escura - embora não se saiba de que é feita - constitui a maior parte do material do universo. A matéria comum, que compõe estrelas e planetas, compreende apenas uma pequena percentagem da matéria do universo. Os cientistas acreditam que a matéria escura é a fonte de gravidade adicional que mantém unidos os aglomerados de galáxias.
Os pesquisadores detectaram o inesperado anel, com 2,6 milhões de anos-luz de diâmetro, quando estavam a mapear a distribuição da matéria escura no aglomerado de galáxias Cl 0024 +17 (ZwCl 0024 1652), localizado a 5 biliões de anos-luz da Terra.
Embora não se possa ver a matéria escura, pois ela não brilha nem reflecte a luz, os astrónomos podem inferir a sua existência em aglomerados de galáxias ao observar como a sua gravidade desvia a luz de fundo das galáxias mais distantes, uma ilusão de óptica chamada de lente gravitacional.
As galáxias mais afastadas surgem deformadas, com a aparência de arcos e faixas. Mapeando as formas distorcidas das galáxias de fundo, os astrónomos podem deduzir a massa do conjunto da matéria escura e traçar como ela está distribuída no aglomerado.
Fonte: Hubble/ESA

Estrela densa anã branca deforma a luz da sua companheira anã vermelha

A ilustração mostra uma estrela densa, chamada anã branca, cruzando na frente de uma pequena estrela vermelha. A gravidade da anã branca é tão grande que curva e amplia a luz da estrela vermelha -NASA/JPL-Caltech

O Telescópio Espacial Kepler, da NASA, observou os efeitos de uma estrela anã branca curvando e ampliando a luz da sua estrela companheira, uma pequena anã vermelha. É um resultado da teoria geral da relatividade de Einstein num binário ou sistema estelar duplo.
Os astrónomos observaram que o brilho da estrela anã vermelha KOI-256, a cerca de 400 anos-luz de distância na constelação Draco, diminuía aproximadamente a cada 28 horas. Inicialmente pensaram que era um planeta do tamanho de Júpiter a passar à sua frente (em trânsito). No entanto, acabaram por descobrir que não era um planeta mas uma estrela em colapso, uma anã branca, e que a diminuição de brilho acontecia sempre que ela passava por detrás de KOI-256, que bloqueava a sua luz.
Os astrónomos também verificaram que, quando a anã branca passava em frente à companheira, havia um aumento do brilho. Isto acontecia porque, embora a pequena anã branca fosse do tamanho da Terra, a sua massa é tão grande como a do nosso Sol e cerca de 75.000 vezes mais densa do que KOI-256. Portanto, a sua intensa gravidade age como uma lente, uma lente gravitacional, ampliando a luz de KOI-256, em direcção da Terra.

Efeito lente gravitacional cria invasor espacial de jogo de computador

O campo gravitacional do aglomerado de galáxias, Abell 68, actua como uma lente natural no espaço, e ampliou e distorceu a imagem de uma galáxia espiral muito distante (na parte superior esquerda da imagem), dando-lhe a aparência de um invasor espacial do jogo de computador "Space Invaders!", de 1970 - Crédito:NASA/ESAe the Hubble Heritage/ESA-Hubble Collaboration

Este objecto de aparência estranha, na imagem do Telescópio Espacial Hubble, na realidade é uma miragem criada pelo campo gravitacional de um aglomerado de galáxias em primeiro plano, Abell 68, que curvou o espaço e distorceu as imagens de fundo de galáxias mais distantes.
A imagem de uma galáxia espiral na parte superior esquerda foi ampliada e distorcida, ficando com a aparência de um alienígena do clássico jogo "Space Invaders!", de 1970. Uma imagem menos distorcida da mesma galáxia aparece à esquerda da grande e brilhante galáxia elíptica.
Objectos de grande massa, como aglomerados de galáxias, podem deformar o espaço-tempo, de modo que a luz que passa por eles segue uma trajectória curva e produz imagens distorcidas. O fenómeno é conhecido como lente gravitacional, porque muitas vezes amplia as imagens de objectos distantes, que de outro modo não seriam visíveis.
O campo gravitacional do grande aglomerado de galáxias Abell 68, actuou como uma lente natural no espaço, avivando e ampliando a luz vinda de galáxias de fundo, muito distantes. Assim, esta lente cósmica criou uma paisagem de imagens distorcidas das galáxias de fundo. O aglomerado está a 2.000 milhões de anos-luz, e as imagens ampliadas vêm de galáxias que estão muito atrás dele.
O efeito de lente gravitacional é uma ferramenta poderosa na astronomia, pois permite que os cientistas consigam aumentar ainda mais o poder de ampliação dos seus melhores telescópios, e possam observar alguns dos objectos mais distantes e ténues do Universo.
Fonte: NASA

Galáxia da idade das trevas do universo revelada através de lente gravitacional

Na imagem à esquerda surge o grande aglomerado de galáxias, chamado MACS J1149 2223. A lente gravitacional formada pelo gigante aglomerado ampliou, cerca de 15 vezes, a luz da galáxia mais distante recém-descoberta, conhecido como 1149-JD MACS, que as caixas à direita mostram com mais detalhe - Crédito: NASA/ESA/STScI/JHU

Utilizando o poder combinado dos telescópios espaciais Spitzer e Hubble e, ainda, um efeito de ampliação cósmica, os astrónomos descobriram uma galáxia que consideram ser a mais distante já encontrada.
A luz da galáxia primitiva viajou aproximadamente 13,2 biliões de anos-luz antes de ser observada pelos telescópios, isto é, quando o universo  tinha cerca de 500 milhões de anos.
Esta distante e antiga galáxia existia quando o universo começou a sair da chamada "idade das trevas". Durante este período, o universo passou de uma vastidão escura e sem estrelas para um universo reconhecível e cheio de galáxias. A descoberta desta pequena e fraca galáxia abre uma janela até às épocas mais remotas da história do universo.

Hubble capta imagem de galáxia "ampliada" por um enxame de galáxias massivo e distante

Enxame gigante de galáxias, IDCS J1426.5+3508, a cerca de 10 biliões de anos-luz de distância, contendo um arco de luz azul (ampliado à direita)que é a luz de uma galáxia ainda mais distante (entre 10 e 13 biliões de anos-luz), distorcida pela gravidade do enxame de galáxias - Crédito: NASA, ESA, A. Gonzalez (University of Florida, Gainsville), M. Brodwin (University of Missouri-Kansas City), and A. Stanford (University of California at Davis)

Utilizando o Telescópio Espacial Hubble, astrónomos encontraram um arco gigante de luz azul atrás de um enxame de galáxias extremamente massivo localizado a cerca de 10 biliões de anos-luz de distância.
O agrupamento galáctico de nome IDCS J1426.5 3508, descoberto pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, foi observado quando o universo tinha cerca de um quarto da sua idade actual de 13,7 biliões de anos.
A análise do arco gigante revelou que é a forma alongada de uma galáxia de formação de estrelas mais distante, e cuja luz é distorcida pela poderosa gravidade do aglomerado gigante, o conhecido efeito de lente gravitacional. A galáxia ampliada existia entre 10 e 13 biliões de anos atrás.

Telescópio Espacial Hubble descobriu quasares que actuam como lentes gravitacionais

Galáxias hospedeiras de quasares que actuam como lentes gravitacionais - Crédito: NASA, ESA, and F. Courbin (EPFL, Switzerland)

Utilizando o Telescópio Espacial Hubble, astrónomos encontraram vários exemplos de galáxias contendo quasars, e que actuam como lentes gravitacionais, amplificando e distorcendo imagens de galáxias distantes alinhadas, localizadas atrás delas.
Os quasares são alimentados por buracos negros supermassivos e são dos objectos mais brilhantes do Universo, conseguindo ofuscar totalmente a luz das estrelas das suas galáxias hospedeiras.
As observações do Hubble permitiram procurar e identificar, nestes raros casos de galáxias com quasares, arcos gravitacionais e anéis ( indicados pelas setas nas três imagens do Hubble) que seriam produzidos por efeito de lente gravitacional.
Estas galáxias hospedeiras de quasares que agem como lentes são muito úteis para estimar a massa da própria galáxia, através do valor da distorção provocada e que pode ser usado para estimar a massa de uma galáxia. Este tipo de galáxias são difíceis de ver por causa do brilho do quasar central, que é superior ao da galáxia. Por isso, também se torna difícil estimar a sua massa com base no brilho colectivo das suas estrelas.
Fonte: NASA

Aglomerado de galáxias, em fusão, Abell 520

Aglomerado de galáxias, em fusão, Abell 520 - Crédito: NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), and A. Mahdavi (San Francisco State University)

A imagem composta mostra a distribuição da matéria escura, as galáxias e o gás quente no centro do aglomerado de galáxias em fusão Abell 520, resultante de uma violenta colisão de aglomerados massivos de galáxias, a 2,4 biliões de anos-luz de distância.

Telescópio Hubble capta imagem de galáxia 'ampliada' mais brilhante que se conhece

Hubble captou um gigantesco arco de luz, a imagem da galáxia distante "ampliada" mais brilhante que se conhece. Nesta imagem a luz de uma galáxia distante, quase 10 biliões de anos-luz de distância, foi distorcida num arco de luz de quase 90 graus no aglomerado de galáxias RCS2 032727-132623. O aglomerado de galáxias encontra-se a 5 biliões de anos-luz . A imagem da galáxia distante é 20 vezes maior e três vezes mais brilhante do que outras galáxias já vistas através de lente gravitacional. A imagem com coloração natural foi obtida, em Março de 2011, pelo Telescópio Espacial Hubble. - Crédito: NASA; ESA; J. Rigby (NASA Goddard Space Flight Center); and K. Sharon (Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago)

Utilizando o fenómeno espacial "lente gravitacional", o Telescópio Espacial Hubble foi capaz de obter uma imagem da galáxia mais brilhante descoberta até agora.
De acordo com a NASA, "esta observação proporciona uma oportunidade única para o estudo das propriedades físicas de uma galáxia que formava vigorosamente estrelas quando o universo tinha apenas um terço de sua idade actual".
Uma lente gravitacional ocorre quando a gravidade de um objecto massivo, como o Sol, um buraco negro ou um aglomerado de galáxias, causa uma distorção no espaço-tempo. A luz de objectos mais distantes é distorcida, torna-se mais brilhante e é ampliada quando passa por essa região gravitacionalmente perturbada, que funciona como uma lente de ampliação.

Cruz de Einstein, uma miragem cósmica

"Cruz de Einstein" é um exemplo famoso do efeito de 'lente gravitacional'. A galáxia, cujo núcleo é o ponto difuso central da estrutura em cruz, produz quatro imagens (os restantes quatro pontos luminosos) de um mesmo quasar distante, situado atrás da galáxia e alinhado com ela - Crédito: ESA/Hubble & NASA

Na imagem do Telescópio Espacial Hubble pode observar-se a galáxia, conhecida por UZC J224030.2 032131, cujo núcleo é apenas o objecto fracamente iluminado e difuso da parte central da estrutura em forma de cruz, formada por outros quatro pontos luminosos, que são na realidade imagens de um quasar distante, localizado atrás da galáxia.
A imagem mostra uma famosa miragem cósmica, conhecida por "Cruz de Einstein", e é uma confirmação visual directa da teoria da relatividade geral. É um dos melhores exemplos do fenómeno da lente gravitacional, onde a luz é deflectida pela gravidade, tal como foi previsto por Einstein, no início do século 20. Neste caso, a poderosa gravidade da galáxia actua como uma lente que curva e amplia a luz do quasar que está atrás dela e quase perfeitamente alinhado com ela, produzindo quatro imagens do objecto distante.
O quasar é visto como era há cerca de 11.000 milhões de anos-luz, na direcção da constelação de Pegasus, enquanto a galáxia que funciona como uma lente gravitacional está dez vezes mais próxima.
Fonte: Hubble/ESA

Efeito de lente gravitacional

Ilustração sobre o efeito de lente gravitacional - Crédito: NASA, ESA, and Johan Richard (Caltech, USA)

A figura ilustra um espectacular fenómeno cósmico, conhecido por 'lente gravitacional', que acontece, neste caso, quando um objecto celeste massivo e uma galáxia mais afastada se encontram na nossa linha de mira.
A esfera azul representa a Terra e a esfera amarela, no centro, um corpo espacial massivo (pode ser uma galáxia, enxame de galáxias, ou outro grande corpo celeste) que se encontra bem alinhado com uma galáxia espiral mais distante.
A Teoria da Relatividade Geral de Einstein prevê que o corpo massivo, mais próximo da Terra, distorce o espaço-tempo, que está representado pela grelha amarela. Os raios de luz emitidos pela galáxia distante curvam-se seguindo esta grelha que os redirecciona para a Terra, onde os observadores, em vez de ver a galáxia espiral como é, vêem a galáxia distorcida, como arcos de luz. É como ter uma "lente" na frente da galáxia.

Anéis de Einstein

LRG 3-757, "Ferradura Cósmica", uma galáxia luminosa vermelha com um 'anel de Einstein' quase perfeito - Crédito: ESA/Hubble & NASA

Esta espectacular imagem obtida pelo Telescópio Espacial Hubble, uma "Ferradura Cósmica", é um exemplo do que em Astronomia se conhece por 'Anéis de Einstein'.
No centro, a galáxia luminosa vermelha, LRG 3-757 (LRG sigla em inglês para Luminous Red Galaxy), actua como uma lente gravitacional que amplia e distorce a luz de outra galáxia azul, muito mais distante, e que se encontra exactamente atrás da primeira. O alinhamento quase perfeito entre as duas galáxias faz com que a luz da mais afastada forme um anel quase completo azul (semelhante a uma ferradura) à volta da mais próxima. É um dos anéis mais perfeitos e maiores que se conhece.

Telescópio Espacial Hubble ajuda a construir mapas da matéria escura de grandes aglomerados de galáxias

Aglomerado de galáxias MACS 1206, a 4.000 milhões de anos-luz da Terra. A imagem foi obtida pelo Telescópio Espacial Hubble, que ajudou os astrónomos a descobrir 47 imagens múltiplas de 12 galáxias distantes, recentemente identificadas. As novas observações são baseadas em trabalho anteriormente desenvolvido pelo Hubble e telescópios terrestres - Crédito: NASA, ESA, M. Postman (STScI), and the CLASH Team

O aglomerado de galáxias MACS J1206.2-0847 (ou MACS 1206) faz parte de uma investigação com o Telescópio Espacial Hubble.
As formas distorcidas do aglomerado são galáxias distantes cuja luz é deformada pela força gravitacional da matéria escura, um material invisível dentro do aglomerado de galáxias. Este aglomerado faz parte de uma pesquisa que permitirá aos astrónomos construir mapas detalhados da matéria escura de mais aglomerados de galáxias do que nunca.