A gravidade atua como uma lente. Ele curva o espaço, distorce o tempo e amplia a luz que, de outra forma, permaneceria escondida na escuridão. Albert Einstein adivinhou isso há um século. Ele sabia que objetos massivos poderiam distorcer a estrutura do cosmos, esticando a luz de fontes distantes à medida que ela passava. Hoje, chamamos esse fenômeno de lente gravitacional. O Telescópio Espacial James Webb (JWT) usa esta distorção cósmica previsível para ver as relíquias mais antigas do universo.
Isso não é mais teoria. É uma ferramenta de trabalho nas caixas de ferramentas dos observatórios. Veja o último lançamento do JWST, centrado em um jovem aglomerado de galáxias caótico conhecido como MACS J053.4-042. Aqui, os espelhos da casa de diversões de Einstein estão em pleno funcionamento. A imagem mostra duas galáxias massivas entrelaçadas, cercadas por um fundo de luz estelar antiga e tênue, amplificada em visibilidade pelo peso da matéria entre nós e o universo primitivo.
A colisão em Columba
No centro da imagem estão duas galáxias brilhantes com faróis brancos. Eles ficam na constelação de Columba. Segundo a Agência Espacial Europeia (ESA), estes não estão apenas flutuando sozinhos. São os centros gravitacionais dos seus próprios subaglomerados, envoltos em galáxias mais pequenas e subordinadas. Mas eles não estão em paz. Eles estão quebrando.
A luz que vemos nesta cena surgiu quando o Universo tinha apenas cerca de 9 mil milhões de anos, cerca de 4,4 mil milhões de anos atrás – não um piscar de olhos para a evolução cósmica, mas uma eternidade para a biologia. Esses clusters estão no meio de uma fusão confusa. As duas principais galáxias elípticas já perfuraram os núcleos uma da outra. Neste momento, eles estão separados por cerca de 1 milhão de anos-luz. Imagine alinhar dez Vias Lácteas lado a lado. Essa é a lacuna que está se fechando. Em bilhões de anos, eles voltarão um para o outro, se fundirão completamente e se tornarão um só.
Os dois aglomerados não estão se dando bem, fundindo-se em um processo que acabará por criar uma galáxia única e monstruosa.
Mas olhe além dos centros brancos. Olhe para as bordas.
Vendo o invisível com lentes gravitacionais
A verdadeira história vive nos arcos laranja. Essas fitas contorcidas de luz flanqueiam o aglomerado principal como as alças de uma xícara. Eles não fazem parte do grupo local. São galáxias de fundo, muito mais distantes, cuja luz foi curvada e esticada pela gravidade do aglomerado em primeiro plano. Sem esse efeito de lente, esses sinais seriam muito fracos para serem detectados até mesmo por James Webb.
As lentes gravitacionais permitem aos astrónomos sondar galáxias formadas menos de mil milhões de anos após o Big Bang. Amplifica os mais fracos sussurros do universo primitivo, transformando objetos impossíveis de ver em alvos claros para estudo. Somente no arco esquerdo da imagem, três pontos brilhantes não são três galáxias diferentes. Eles são a mesma galáxia, fotografada várias vezes enquanto sua luz percorria caminhos diferentes ao redor da lente.
Esta não é uma falha rara. Essa distorção se repete em todo o campo de visão. Cada faixa laranja alongada oferece uma janela distorcida para uma era antiga da história cósmica. É assim que os cientistas verificam que o Universo primitivo estava a construir estrelas mais rapidamente do que os nossos modelos previam. As estruturas mais antigas do cosmos são maiores e mais maduras do que as teorias atuais da cosmologia dizem que deveriam ser.
Por que essa lente é importante para estudos de campo profundo
Lentes gravitacionais não são apenas uma imagem bonita. É o principal método para estudar as galáxias mais antigas e fracas. Ao usar uma enorme estranheza cósmica (um aglomerado de galáxias) como lente para descobrir outra (galáxias antigas e distantes), o JWST preenche lacunas em nossa linha do tempo. A massa do MACS 0453.3-3542 atua como uma lupa natural, permitindo-nos ver detalhes que ficariam desfocados ou invisíveis sem ajuda.
Os cientistas esperam que estas observações mantenham os astrónomos ocupados durante anos. Cada nova imagem revela que a formação inicial de galáxias era mais confusa, rápida e complexa do que os dados anteriores sugeriam. Estamos vendo o universo em rápida construção, capturado em alta definição pelo melhor telescópio já construído. A lente não mente. O universo sempre foi mais selvagem do que pensávamos.
E isso é apenas o começo do que este telescópio verá.
