Existem muitos exemplos de uma galáxia a actuar como lente gravitacional, produzindo múltiplas imagens dos objectos que se encontram na mesma direcção que a galáxia, mas mais distantes. Contudo, um mistério tem persistido ao longo de mais de 20 anos: a Teoria Geral da Relatividade prevê que se forme um número ímpar de imagens do objecto distante, e no entanto, em quase todas as lentes gravitacionais observadas, detectam-se 2 ou 4 imagens do objecto. Agora, o astrónomo J. Winn (Centro Smithsonian para a Astrofísica, EUA) e os seus colaboradores identificaram uma terceira imagem central de um quasar observado através de uma lente gravitacional. As observações em rádio do sistema conhecido por PMN J1632-0033, na constelação de Ofiúco, permitiram a detecção de uma imagem central muito pouco brilhante. E se a descoberta da terceira imagem resultante do efeito de lente gravitacional é já em si um acontecimento extraordinário, é igualmente importante o facto desta imagem permitir estudar pormenores da galáxia que actua como lente gravitacional, nomeadamente o buraco negro de massa elevada que se pensa residir no seu centro.

Os quasares são objectos muito distantes e muito luminosos, que se acredita serem os núcleos de galáxias activas, cuja fonte de energia é um buraco negro central de massa muito elevada. A lente gravitacional faz com que a radiação emitida pelo quasar, ao passar pela galáxia que actua como lente, seja encurvada pelo campo gravitacional da galáxia, tal como quando a luz passa por uma lente de vidro, e formam-se múltiplas imagens do quasar. Quanto mais denso o centro da galáxia, maior o campo gravitacional e menos brilhante a imagem central. No entanto, esta imagem central é formada pela radiação que passou mais próxima do centro da galáxia, e por isso pode dizer-nos muito sobre o núcleo da galáxia. Este facto torna a descoberta das imagens centrais particularmente interessante.

No sistema PMN J1632-0033, um quasar está a sofrer o efeito de lente gravitacional provocado por uma galáxia elíptica; o quasar encontra-se a cerca de 11,5 mil milhões de anos-luz (desvio para o vermelho z=3,42) e a galáxia que serve de lente está a aproximadamente 8 mil milhões de anos-luz (desvio para o vermelho z~1). Já se conheciam duas imagens do quasar, e suspeitava-se que uma fonte de rádio, muito fraca, pudesse ser a terceira imagem (a imagem central). Mas como a fonte se encontra exactamente em cima da galáxia que provoca o efeito de lente, era preciso ter a certeza que a fonte não era intrínseca à galáxia.

Observando os espectros das 3 imagens obtidos com os radiotelescópios VLA e VLBA, Winn e os seus colegas juntaram evidências fortes que sustentam que a terceira fonte é de facto a imagem central do quasar. O seu espectro é idêntico ao das outras duas imagens, excepto a frequências baixas (comprimentos de onda longos), onde parte da energia foi absorvida pela galáxia que provoca o efeito de lente.

A geometria e as propriedades do quasar nas três imagens permitem-nos estudar um pouco o núcleo da galáxia que causa o efeito de lente. Por exemplo, pode deduzir-se que o seu buraco negro central tem uma massa inferior ao equivalente a 200 milhões de sóis. Também se infere que a sua densidade superficial (quantidade de matéria projectada no plano do céu) no local onde aparece a imagem central é mais de 20000 massas solares por parsec quadrado (compare-se com a densidade superficial da Via Láctea na vizinhança do Sol, que é cerca de 50 massas solares por parsec quadrado). Estes dois valores concordam com o que se esperava com base nas observações de galáxias centenas de vezes mais próximas da Terra.

Quase todo o nosso conhecimento dos centros das galáxias vem do estudo das galáxias próximas de nós. É extremamente útil o facto das imagens centrais, quando detectadas, poderem fornecer-nos informação sobre o núcleo de galáxias que se encontram centenas de vezes mais longe e que são milhares de milhões de anos mais jovens do que as galáxias nossas vizinhas.

Este trabalho de investigação encontra-se publicado na revista científica Nature de Fevereiro de 2004.

Fonte da notícia: http://cfa-www.harvard.edu/press/pr0405.html