O aglomerado de galáxias CL0024+1654 atua aqui como Lente Gravitacional. Crédito: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins University)
O que são estes estranhos objetos azuis nesta imagem? Vários dos objetos azuis mais brilhantes são imagens de apenas uma única, incomum, galáxia azul em anel. Esta singela galáxia, por uma feliz coincidência cósmica, está alinhada exatamente atrás de um gigantesco aglomerado de galáxias.
Os aglomerados de galáxias aqui aparecem em amarelo e junto com a matéria escura existente no aglomerado atuam como uma lente gravitacional, um fenômeno previsto na Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.
Lente Gravitacional
A luz de uma fonte distante se encurva em volta de um objeto massivo. As setas laranjas mostram a posição aparente da fonte original distante. As setas brancas mostram o caminho da luz a partir da posição real da fonte original.
Uma lente gravitacional pode criar várias imagens de galáxias de fundo, analogamente aos vários pontos de luz que veríamos quando olhamos através de um copo de vinho para uma luz distante de um poste luminoso na rua. A forma especial desta galáxia de fundo, que provavelmente está ainda se formando, permitiu aos astrônomos deduzir que suas imagens clonadas aparecem nas posições em 04,10,11 e 12 horas do relógio, a partir do centro do aglomerado de galáxias. A mancha azul perto do centro do aglomerado também é provavelmente mais uma imagem do mesmo objeto. Uma recente análise postulou que há pelo menos 33 imagens de 11 galáxias de fundo discerníveis.
Essa foto extraordinária do aglomerado de galáxias CL0024+1654 pelo Hubble Space Telescope foi capturada em novembro de 2004.
As lentes gravitacionais são evidências da existência da matéria escura
Esta imagem composta obtida pelo Telescópio Espacial Hubble mostra um “anel” fantasma de matéria escura no aglomerado de galáxias Cl 0024+17. A estrutura em anel está evidente no mapa azul da distribuição de matéria escura do aglomerado de galáxias. O mapa da matéria escura está super imposto na imagem do Hubble. Este anel é uma das evidências mais fortes até agora da existência da matéria escura. Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee y H. Ford (Universidade Johns Hopkins)
A matéria mais comum do Universo é a matéria escura. A matéria escura não brilha ou reflete a luz. Nós não podemos vê-la. A matéria escura é composta de elementos que são muito diferentes daqueles que compõem a matéria convencional do Universo, que existe nas estrelas, planetas e galáxias. De fato, se você se dirigir contra uma suposta parede de matéria escura você simplesmente irá atravessá-la, ou seja, não notará a sua presença. Mas o que acontece com a matéria escura durante uma colisão de magnitude cósmica?
Através do Hubble os astrônomos da NASA observaram o comportamento da matéria escura durante uma titânica colisão entre dois aglomerados de galáxias. O desastre criou uma ‘onda’ de matéria escura, de alguma forma similar às ondas formadas em um lago quando uma pedra atinge a água.
Essa descoberta do anel de matéria escura é uma forte evidência da sua existência. Astrônomos há algum tempo inferiram que é a matéria escura que fornece a força adicional que atrai as galáxias dentro dos aglomerados de galáxias. Esses aglomerados seriam desintegrados e as galáxias se afastariam entre si se apenas considerarmos a gravidade de suas estrelas visíveis. Embora a origem da matéria escura seja desconhecida e não saibamos de que ela é formada, a evidência de sua existência é comprovada indiretamente pela sua influência gravitacional. Esta estrutura em anel é evidente na imagem acima composta de fotos do Hubble.
Este rico aglomerado de galáxias, catalogado como CL 0024+17, permitiu aos astrônomos investigar a distribuição de matéria escura pelo espaço. As manchas azuis próximas ao centro da imagem são as visões distorcidas de galáxias muito distantes que não fazem parte do aglomerado CL0024+17. Estas galáxias distantes aparecem ‘amassadas’ por causa do desvio e da ampliação de sua luz realizada pela poderosa lente gravitacional do CL0024+17. Crédito: NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University)
O aglomerado de galáxias CL 0024+17 (ZwCl 0024+1652) está localizado a 5 bilhões de anos-luz da Terra e o anel de matéria escura formado mede 2,6 milhões de anos-luz de diâmetro.
Embora a matéria escura não possa ser efetivamente observada pelos telescópios, ela pode ser inferida nos aglomerados de galáxias olhando como a gravidade curva a luz dos objetos mais distantes, galáxias que estão atrás do aglomerado e que aparecem aqui de forma repetida na imagem, por causa do efeito chamado de lente gravitacional. As múltiplas imagens das galáxias de fundo aparecem aqui aumentadas pela lente gravitacional do aglomerado CL 0024+17.
A colisão entre os dois aglomerados, explicaram os astrônomos, criou ‘ondas’ de matéria escura que deixou marcas nos formatos das galáxias de fundo mostradas via lente gravitacional. É como olhar as pedras no fundo do lago quando há ondas na superfície. Os formatos das pedras mudam quando as ondas passam sobre elas. Assim, as galáxias de fundo, que ficam atrás dos aglomerados (e seriam invisíveis para nós) mostram mudanças coerentes com a presença do denso anel de matéria escura. Embora a matéria escura invisível já tenha sido detectada em outros aglomerados, essa foi a primeira vez que a detectamos tão separada do gás aquecido e das galáxias que formam os aglomerados de galáxias observados.
Os astrônomos basearam-se em pesquisa anterior que sugeria que os aglomerados colidiram entre si entre 1 e 2 bilhões de anos atrás. Eles então criaram simulações computacionais de colisões de aglomerados de galáxias. As simulações mostraram que quando dois aglomerados se chocam, a matéria escura cai na direção do centro do aglomerado combinado e depois retorna para trás. Quando ela se move para fora do centro de massa do sistema ela é freada pela gravidade e se acumula, formando o anel.
O aglomerado de galáxias SDSS J1004 +4112 como lente gravitacional
O aglomerado de galáxias SDSS J1004+4112 mostra aqui 3 fenômenos em uma só imagem: nos 5 círculos azuis 5 visões clonadas de um quasar distante, nos círculos vermelhos vemos uma galáxia a 12 bilhões de anos-luz de distância e o círculo amarelo mostra uma supernova que foi encontrada ao comparar esta imagem com a anterior feita pelo Hubble 1 ano antes. Créditos: NASA, ESA, Keren Sharon (Tel-Aviv University) e Eran Ofek (CalTech)
Fontes
APOD:
- Giant Cluster Bends, Breaks Images – Créditos: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins U.) [2015]
- Giant Cluster Bends, Breaks Images – Créditos: NASA, ESA, H. Lee & H. Ford (Johns Hopkins U.) [2009]
- Dark Matter Ring Modeled around Galaxy Cluster CL0024+17 – Créditos: NASA, ESA, M. J. Jee & H. Ford et al. (Johns Hopkins U.)
NASA: Hubble Finds Ghostly Ring of Dark Matter
Hubblesite: Hubble Finds Ring of Dark Matter
ESA: Hubble captures a ‘quintuple’ quasar
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