Move Over, Hubble: a própria gravidade é o melhor telescópio cósmico de todos
Crédito da imagem: NASA, ESA, C. Faure (Zentrum für Astronomie, Universidade de Heidelberg) e J.P. Kneib (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille).
Às vezes, o próprio espaço vem com sua própria lente de aumento.
Vemos o mundo através das lentes de todas as nossas experiências; que é uma parte fundamental da condição humana. – Madeleine M. Corte
Se você quiser ver mais longe no Universo distante, precisa reunir mais luz. Assim como uma lâmpada ou vela parece mais fraca quanto mais distante de você, as estrelas e galáxias localizadas a distâncias cada vez maiores são muito mais difíceis de detectar e observar. Na astronomia, sua capacidade de encontrar e estudar um objeto depende completamente de quantos fótons você pode coletar dele.
Crédito da imagem: projeto OWL do European Southern Observatory, ilustrando o efeito do poder de coleta de luz na sua capacidade de ver mais detalhes. Através da http://www.eso.org/sci/facilities/eelt/owl/index_3.html .
Tradicionalmente, havia apenas duas maneiras de coletar mais fótons:
- Construa um telescópio maior e, assim, aumente seu poder de captação de luz, ou
- Observe seu objeto alvo por longos períodos de tempo, aumentando assim a quantidade de luz que você coleta em geral.
Claro, você pode aumentar a eficiência da luz que você coleta também, seja indo para o espaço (para não ter que lutar com a atmosfera) ou instalando sistemas de óptica adaptativa tremendamente sofisticados (para reduzir seu ruído e tornar cada fóton mais eficiente e significativo), mas no final do dia, você ainda está limitado pela quantidade de luz que pode coletar.
Mas e se, em vez de construir telescópios maiores - e mais caros - ou gastar todo o seu tempo de observação focando no mesmo alvo, houvesse uma maneira de ampliar os alvos ultradistantes e iluminar a luz que vem deles? Em um tremendo golpe de sorte, a teoria da Relatividade Geral de Einstein prevê exatamente esse fenômeno: lentes gravitacionais.
Crédito da imagem: NASA/ESA, de uma ilustração de como as lentes gravitacionais funcionam.
Se você não aprender mais nada sobre Relatividade Geral, aprenda isto: sua ideia central é que espaço e tempo não são independentes, mas formam um único, contínuo e inseparável tecido conhecido como espaço-tempo, que cada partícula viaja através deste espaço-tempo, e que a presença de matéria e energia distorce o tecido do próprio espaço-tempo. Foi percebido por Fritz Zwicky na década de 1930 que, se você juntar uma quantidade grande o suficiente de massa em um local no espaço – algo como uma galáxia ultramassiva ou um aglomerado de galáxias – ela poderia agir como uma espécie estranha de lupa nos objetos. por trás: como lente gravitacional .
Crédito da imagem: ESO/R. Massey, através http://www.eso.org/public/images/eso1514b/ .
As lentes gravitacionais podem se comportar de várias maneiras, dependendo de como as fontes de fundo e primeiro plano são orientadas:
- Eles podem criar várias imagens da mesma galáxia, pois o caminho da luz é dobrado em direções diferentes.
- Eles podem causar distorções na imagem, incluindo arcos radiais, formas elípticas e imagens esticadas.
- E se o alinhamento for perfeito, pode criar uma distorção tão severa que o objeto de fundo pode ser esticado em um círculo completo ou quase completo conhecido como anel de Einstein .
Mas todos esses casos têm algo em comum: o objeto com lente gravitacional é ampliado, aumentando seu brilho à medida que o observamos muitas vezes.
Crédito da imagem: NASA, ESA e Johan Richard (Caltech, EUA);
Agradecimentos: Davide de Martin & James Long (ESA/Hubble).
Crédito da imagem: NASA/ESA/STScI.
Crédito da imagem: NASA & ESA; Agradecimentos: Judy Schmidt ( geckzilla.org ).
É essa técnica que nos permitiu encontrar os quasares e galáxias mais distantes já descobertos, incluindo os atuais detentores de recordes. Usando todo de nossos avanços juntos: os maiores telescópios capazes de coletar mais luz, longos tempos de observação e o alinhamento fortuito de objetos distantes com lentes gravitacionais, podemos sondar mais longe no Universo distante do que com qualquer outra técnica. É também como encontramos a galáxia atualmente mais distante de todas: atual recordista EGSY8p7 , que teria sido indetectável sem a ampliação.
Crédito da imagem: NASA — Telescópios Espaciais Hubble & Spitzer, da galáxia EGSY8p7.
Embora a primeira lente gravitacional não tenha sido descoberta por cerca de 40 anos após ter sido teorizada, agora é a ferramenta mais prolífica para pesar galáxias distantes (em primeiro plano) e descobrir galáxias ultradistantes (fundo). Embora esta não seja uma técnica sobre a qual tenhamos controle de precisão - o Universo coloca as lentes e os objetos com lentes onde estão, e tudo o que podemos fazer é observar - há uma quantidade espetacular de material por aí, e quanto mais tempo passamos olhando nos comprimentos de onda certos e com as ferramentas certas, os objetos mais distantes que encontramos no Universo.
Crédito da imagem: NASA, ESA, R. Bouwens e G. Illingsworth (UC Santa Cruz).
Melhores telescópios, melhor tecnologia e mais tempo ajudam, mas quando se trata da última lupa cósmica, nossas ferramentas não têm nada sobre o poder da teoria da relatividade geral de Einstein. As massas no Universo e as propriedades do próprio espaço-tempo lançam mais luz sobre o Universo distante do que poderíamos esperar por nós mesmos!
Sair seus comentários em nosso fórum , Apoio, suporte Começa com um estrondo! no Patreon , e pré-encomenda nosso primeiro livro, Além da Galáxia , hoje!
Compartilhar:
