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Gravidade intensa faz com que uma galáxia apareça no céu pelo menos 12 vezes diferentes

As manchas de luz que você vê em arco em uma nova foto do Hubble não são artefatos estranhos ou manchas nas lentes do telescópio espacial. Em vez disso, são a luz de uma galáxia a 11 bilhões de anos-luz de distância, distorcida e replicada pela gravidade em primeiro plano. Pelo menos 12 cópias da galáxia - chamada PSZ1 G311.65-18.48 e apelidada de Sunburst Arc (Arco do Sol) - se espalham pelo céu. Graças a esse fenômeno, os astrônomos podem estudá-lo com detalhes incríveis.

A gravidade, como todos sabemos, é muito atraente. É a força invisível e misteriosa que liga o Universo, proporcional à massa. Quanto mais massa um objeto tiver, mais forte será sua gravidade. E não é apenas a matéria física que atrai; um poço de gravidade poderoso também pode desviar o caminho da luz. Em escalas galácticas, isso significa que algo com muita gravidade - como um aglomerado de galáxias, por exemplo - pode dobrar e ampliar a luz de algo atrás dele à distância.

Isso é chamado de lente gravitacional, um efeito previsto por Einstein. Os astrônomos costumam usá-lo para estudar galáxias no Universo primitivo que, de outra forma, seriam muito fracas para enxergar bem. E esse efeito de lente pode até duplicar imagens, fazendo várias cópias de uma galáxia fraca e distante. É o que estamos vendo com o Sunburst Arc, embora com muito mais cópias do que o habitual.

Entre nós e a galáxia, a uma distância de 4,6 bilhões de anos-luz, há um aglomerado maciço de galáxias que dobram e dividem a luz do Sunburst Arc. Pelo menos 12 cópias da galáxia aparecem na foto do Hubble, divididas em quatro arcos principais - três no canto superior direito e um no canto inferior esquerdo da foto. Devido à força das lentes, o Sunburst Arc é uma das galáxias com lentes mais brilhantes conhecidas, mesmo a grande distância. Algumas das cópias da galáxia são 10 a 30 vezes mais brilhantes que a própria galáxia - o que permite aos astrônomos distinguir características tão pequenas quanto 520 anos-luz de diâmetro.

Isso nos parece muito grande, mas algumas regiões e nebulosas formadoras de estrelas podem se espalhar facilmente por todo esse espaço. Essas estruturas podem ser comparadas às de galáxias muito mais jovens, para aprender como as galáxias mudaram ao longo do tempo. As imagens do Hubble também mostram que o Sunburst Arc é análogo às primeiras galáxias do Universo, na época da Época da Reionização, que ocorreu entre 13,3 e 12,8 bilhões de anos atrás.

Cerca de 300.000 anos após o Big Bang, o Universo era completamente opaco, cheio de hidrogênio neutro. Então, algo surgiu e ionizou o hidrogênio, tornando o Universo transparente novamente. É muito difícil ver as coisas a partir desse momento, por isso é difícil descobrir os mecanismos exatos que ocorreram durante a época.

Os astrônomos pensam que foi a radiação das primeiras estrelas e galáxias que funcionou com essa mágica, mas há um problema: a radiação de alta energia necessária para ionizar o hidrogênio necessária para conseguir escapar das galáxias sem ser absorvida pelo meio interestelar. Apenas um pequeno número de galáxias foi encontrado para fazer isso.

O Sunburst Arc contém uma pista, no entanto. Isso mostra que alguns fótons podem vazar através de canais estreitos em meio neutro que possui muito gás. Quanto mais aprendemos sobre a época da reionização, mais parece que houve vários fatores contribuintes. É improvável que a maneira como os fótons vazem do Sunburst Arc sejam os únicos responsáveis, mas poderia ter sido um colaborador muito importante. Tudo isso de alguma luz galáctica borrada no céu!