Galáxias em fusão no Universo longínquo observadas através de uma lente gravitacionalComo as lentes gravitacionais funcionam como uma lupa

Um estudo recente, liderado por Hugo Messias (IA¹/CAAUL²) revelou a melhor imagem de sempre de uma colisão de duas galáxias, quando o Universo tinha quase metade da sua idade atual.

Com a ajuda dos melhores telescópios existentes, incluindo o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), e de uma lupa natural do tamanho de uma galáxia, foi possível observar detalhes desta colisão, que de outro modo permaneceriam invisíveis.

"Embora os astrónomos se encontrem limitados pelo poder dos seus telescópios, em alguns casos a nossa capacidade de observar detalhes é aumentada por lentes naturais," explica Hugo Messias, o autor principal do estudo. "Einstein previu na sua teoria da relatividade geral que, dada bastante massa, a luz não viaja em linha reta mas curvará, da mesma forma que é refratada por uma lente normal."
Este efeito é chamado lente gravitacional e é produzido por estruturas massivas como galáxias ou enxames de galáxias em frente de galáxias mais distantes. "Estes alinhamentos ocasionais são bastante raros e tendem a ser difíceis de identificar," acrescenta Hugo Messias, "no entanto, estudos recentes mostraram que observando nos comprimentos de onda do infravermelho longínquo e do milímetro conseguimos encontrar estes casos de forma mais eficaz."

O sistema H-ATLAS J142935.3-002836 (ou apenas H1429-0028) trata-se de uma destas fontes e foi encontrada no levantamento H-ATLAS (Herschel Astrophysical Terahertz Large Area). Apesar de muito ténue em imagens no visível, este sistema encontra-se entre as galáxias ampliadas gravitacionalmente mais brilhantes detetadas até hoje no infravermelho longínquo.

O estudo deste objeto encontrava-se no limite do que é possível, levando a que uma equipa internacional começasse uma campanha de observação extensa utilizando os telescópios mais poderosos - quer em terra quer no espaço - incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, o ALMA, o Observatório Keck, o Karl Jansky Very Large Array (JVLA), entre outros. Os dados foram posteriormente combinados, permitindo alcançar o melhor conhecimento sobre a natureza deste objeto tão invulgar.

As imagens Hubble e Keck revelaram um detalhado anel de luz, induzido gravitacionalmente, em torno de uma galáxia de disco vista de perfil, a qual produz o efeito de lente, mas também obscurece parte da radiação devido à poeira que contém. Contudo, tal obscurecimento não é problemático para o ALMA nem para o JVLA, uma vez que estes dois observatórios observam a comprimentos de onda maiores, imunes à poeira. A partir desse momento, tanto o ALMA como o JVLA desempenharam um papel fundamental na caracterização do objeto.
Em particular, o ALMA observou a radiação da molécula de monóxido de carbono, a qual permitiu fazer a medição do movimento do material no sistema de fundo, verificando-se assim que o objeto era realmente uma colisão galáctica e a formar centenas de novas estrelas por ano. Pelo menos uma das galáxias em colisão mostra sinais de rotação, indicando de que se tratava de uma galáxia de disco antes do encontro.

O sistema destas duas galáxias distantes em colisão assemelha-se a uma colisão espetacular entre outras duas galáxias muito mais perto de nós: as Galáxias Antena. Pensa-se que também estas duas galáxias tiveram estrutura de disco no passado. Porém, enquanto o sistema Antena forma dezenas de novas estrelas por ano, o sistema H1429-0028 transforma 400 massas solares de gás em novas estrelas todos os anos.

José Afonso, investigador do IA/CAAUL, acrescenta: "O ALMA demonstra mais uma vez todo o seu potencial para a compreensão do cosmos." E conclui: "Este estudo revela ainda o envolvimento português na exploração dos melhores telescópios do mundo. Mais especificamente, somos hoje reconhecidos internacionalmente como um Centro de Competências para o ALMA, e veremos nos próximos tempos mais resultados excitantes da nossa investigação com este revolucionário observatório.”

Notas:

1. As duas maiores instituições nacionais de investigação em Astronomia, CAUP e CAAUL colaboram cientificamente desde 2007. Esta união de esforços contribuiu decisivamente para tornar as Ciências do Espaço numa das áreas da investigação portuguesa de maior impacto internacional. Atualmente, as duas unidades encontram-se num processo de fusão que dará origem, ainda este ano, ao novo Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA). O IA englobará cerca de 70% da investigação científica nacional na área.
2. O Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa (CAAUL) é um centro de investigação em astronomia e astrofísica envolvido em projetos internacionais e com uma elevada produção científica. Para além da investigação de projeção internacional, tem vindo a desenvolver atividades de divulgação como cursos, palestras, visitas e observações astronómicas para o público em geral.

Veja também:

• Vídeo artístico onde é exemplificado o efeito de lente gravitacional
• Imagens com maior resolução

Contactos:

• João Retrê
  Gabinete de Mediação Científica CAAUL
  jretre@oal.ul.pt
• Hugo Messias
  hmessias@oal.ul.pt