Crédito de imagem: Hubble
Muitos exemplos são conhecidos onde uma galáxia atua como uma lente gravitacional, produzindo várias imagens no céu de um objeto mais distante, como um quasar brilhante escondido atrás dela. Mas há um mistério persistente há mais de 20 anos: a teoria geral da relatividade de Einstein prevê que deve haver um número ímpar de imagens, mas quase todas as lentes observadas têm apenas 2 ou 4 imagens conhecidas. Agora, o astrônomo Joshua Winn, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), e dois ex-colegas da CfA, David Rusin (agora na Universidade da Pensilvânia) e Christopher Kochanek (Ohio State University), identificaram uma terceira imagem central de um quasar com lentes. Observações de rádio do sistema conhecido como PMN J1632-0033 na constelação de Ophiuchus descobriram uma imagem central fraca, que pode ser usada para investigar as propriedades da galáxia lente e do buraco negro supermassivo que se espera no centro.
“Encontrar esta imagem central é interessante por si só, mas é ainda mais importante pelo que pode nos dizer sobre a galáxia de lentes. Isso nos oferece uma nova ferramenta para estudar galáxias tão distantes que, mesmo para o Telescópio Espacial Hubble, elas são apenas pequenas manchas ”, disse Winn.
Quasares são objetos extremamente distantes e brilhantes que se acredita serem movidos por buracos negros supermassivos. Eles brilham intensamente convertendo a energia gravitacional da matéria que cai no buraco negro em luz e outros tipos de radiação, como ondas de rádio.
Nas lentes gravitacionais, os raios de luz de um quasar que passam perto de uma galáxia são curvados pelo campo gravitacional da galáxia, da mesma forma que seriam dobrados ao passar por uma lente de vidro. Quanto mais denso for o centro de uma galáxia, e quanto mais forte for sua gravidade, mais fraca será a imagem central. No entanto, essa imagem central, cuja luz passou mais perto do meio da galáxia lente, pode nos dizer muito sobre o núcleo dessa galáxia. Essa oportunidade torna particularmente desejável encontrar essas imagens centrais.
No sistema PMN J1632-0033, um quasar com ruído alto no desvio para o vermelho z = 3,42 (uma distância de cerca de 11,5 bilhões de anos-luz) está sendo visto por uma galáxia elíptica no desvio para o vermelho z ~ 1 (a cerca de 8 bilhões de anos-luz de distância) . Sabia-se que existiam duas imagens do quasar e suspeitava-se que uma terceira fonte de rádio muito fraca fosse a imagem central. No entanto, essa terceira fonte estava bem no topo da galáxia de lentes e, portanto, poderia ter sido intrínseca à própria galáxia de lentes.
Observando a rádio "cor" ou espectro das três imagens usando o Very Large Array da National Science Foundation e o Very Long Baseline Array, Winn e seus colegas forneceram evidências convincentes de que a terceira fonte é realmente a imagem central do quasar. Seu espectro é essencialmente idêntico às outras duas imagens, exceto em baixas frequências, onde parte da energia do rádio foi absorvida pela galáxia lente.
A geometria e as propriedades das três imagens do quasar já estão nos falando sobre o núcleo da galáxia de lentes. Por exemplo, seu buraco negro central pesa menos de 200 milhões de massas solares. Além disso, sua densidade superficial (quantidade de matéria projetada contra o plano do céu) no local da imagem central é de mais de 20.000 massas solares por parsec quadrado. (Para comparação, a densidade da superfície da Via Láctea perto do Sol é de cerca de 50 massas solares por parsec quadrado.) Ambas as figuras da galáxia lente concordam com as expectativas baseadas em observações detalhadas de galáxias centenas de vezes mais próximas da Terra.
“Quase todo o nosso conhecimento sobre os centros das galáxias vem do estudo de galáxias muito próximas. O que é notável nas imagens centrais é que você pode obter informações semelhantes sobre os núcleos das galáxias centenas de vezes mais distantes e bilhões de anos mais jovens que as galáxias vizinhas ”, disse Winn.
Esta pesquisa está disponível online em http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 e será publicada na edição de 12 de fevereiro de 2004 da revista Nature.
Sediado em Cambridge, Massachusetts, o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics é uma colaboração conjunta entre o Smithsonian Astrophysical Observatory e o Harvard College Observatory. Os cientistas da CfA, organizados em seis divisões de pesquisa, estudam a origem, evolução e destino final do universo.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Harvard CfA
