Cosmosul a zâmbit pentru telescopul Hubble. Ce a surprins NASA la 4,5 miliarde de ani-lumină de Pământ

NASA a prezentat o imagine realizată de telescopul spațial Hubble, în care un roi de galaxii aflat la aproximativ 4,5 miliarde de ani-lumină de Pământ pare să formeze un chip zâmbitor. Fotografia surprinde roiul SDSS J1038+4849, situat în constelația Ursa Mare. Aspectul neobișnuit este produs de alinierea galaxiilor și de deformarea luminii sub influența gravitației. Fenomenul, cunoscut sub denumirea de lentilă gravitațională, este explicat de NASA, potrivit Daily Mail.

NASA explică de ce roiul de galaxii fotografiat de Hubble seamănă cu un chip zâmbitor

NASA a prezentat imaginea unui „zâmbet cosmic” surprins de telescopul spațial Hubble, instrument operat în colaborare cu Agenția Spațială Europeană (ESA), care a fotografiat roiul de galaxii SDSS J1038+4849, aflat la aproximativ 4,5 miliarde de ani-lumină de Pământ, în constelația Ursa Mare.

În centrul imaginii apar două galaxii strălucitoare, de culoare portocalie, a căror poziționare creează impresia unor ochi. Între acestea se observă o regiune albicioasă, asemănătoare unui nas, iar în partea inferioară se întinde un arc luminos care reproduce forma unui zâmbet.

Potrivit explicațiilor oferite de NASA, asemănarea cu o figură umană este rezultatul unei configurații astronomice în care poziția obiectelor cerești se combină cu efectele gravitației asupra luminii.

„În cazul acestei «fețe fericite», cei doi ochi sunt galaxii foarte luminoase, iar liniile înșelătoare ale zâmbetului sunt, de fapt, arcuri provocate de un efect cunoscut drept lentilă gravitațională puternică”.

Prin urmare, conturul observat în fotografia realizată de Hubble nu aparține unui singur obiect astronomic. Forma sa rezultă din distribuția galaxiilor și din traiectoria modificată a luminii provenite de la obiecte cosmice mai îndepărtate.

Gravitația roiurilor de galaxii modifică traiectoria luminii prin deformarea spațiu-timpului

Explicația științifică a imaginii fotografiate de Hubble pornește de la proprietățile roiurilor de galaxii, structuri astronomice care pot reuni sute de galaxii și care se numără printre cele mai masive ansambluri din Univers.

Concentrația foarte mare de masă produce un câmp gravitațional puternic, capabil să determine curbarea spațiu-timpului din apropiere. Acest comportament al gravitației a fost descris de Albert Einstein prin teoria relativității generale.

Pentru a ilustra mecanismul, deformarea spațiu-timpului poate fi comparată cu modificarea suprafeței unei trambuline atunci când pe aceasta este așezată o bilă grea. O masă mai mare produce o curbură mai accentuată a materialului.

În cazul obiectelor astronomice, lumina emisă de o galaxie îndepărtată urmează traiectorii influențate de curbura spațiu-timpului atunci când trece prin apropierea unei concentrații masive de materie. Din perspectiva observatorului, această modificare poate schimba poziția aparentă și forma imaginii sursei luminoase.

În anumite configurații, deformarea luminii produce arcuri care se pot uni într-o structură circulară, denumită Inel Einstein. Denumirea face trimitere la teoria care explică apariția fenomenului.

Inelele Einstein apar când sursa luminii, lentila gravitațională și observatorul sunt aproape perfect aliniate

Formarea unui Inel Einstein depinde de poziția relativă a trei elemente: obiectul îndepărtat care emite lumina, structura masivă care acționează ca lentilă gravitațională și observatorul care recepționează imaginea.

Atunci când aceste elemente sunt aliniate aproape perfect, lumina provenită din spatele obiectului masiv poate fi deviată astfel încât să formeze un cerc luminos în jurul acestuia.

Dacă alinierea nu este completă, imaginea rezultată poate avea forma unor arcuri separate. Această situație explică apariția conturului luminos asemănător unui zâmbet în fotografia roiului SDSS J1038+4849.

Efectul gravitațional poate determina și apariția mai multor imagini ale aceluiași obiect astronomic, deoarece lumina emisă de acesta ajunge la observator urmând trasee diferite.

Un exemplu este supernova Refsdal, a cărei lumină a fost deviată de gravitația unui roi de galaxii. Fenomenul a permis observarea a patru imagini ale aceleiași explozii stelare, dispuse într-o configurație cunoscută sub numele de Cruce Einstein.

Lentilele gravitaționale permit observarea unor obiecte cosmice aflate la distanțe foarte mari

Lentilele gravitaționale sunt utilizate de astronomi pentru studierea unor obiecte cosmice care, din cauza distanței și a luminozității reduse, ar fi dificil sau imposibil de identificat prin observații directe obișnuite.

Pe lângă modificarea formei aparente a obiectelor, fenomenul poate amplifica lumina provenită de la surse îndepărtate. Astfel, structurile masive aflate între observator și sursa luminoasă funcționează ca lentile naturale, facilitând identificarea unor corpuri cerești extrem de îndepărtate.

Observațiile bazate pe acest efect sunt folosite și pentru determinarea masei unor obiecte astronomice, inclusiv a stelelor, prin analizarea influenței gravitaționale exercitate asupra luminii.

Unul dintre exemplele cunoscute este steaua Earendel, identificată cu ajutorul telescopului Hubble datorită amplificării produse de o lentilă gravitațională.

Lumina acestei stele a călătorit aproximativ 12,9 miliarde de ani până la Pământ, ceea ce a permis astronomilor să observe un obiect stelar dintr-o perioadă foarte timpurie a istoriei Universului.