Segundo a relatividade geral , a teoria de Einstein que tem o campo gravitacional como elemento central, a presença da matéria curva o espaço-tempo, sendo esta curvatura a responsável pela gravidade. Quanto maior a massa, maior a curvatura do espaço-tempo e, conseqüentemente, maior a gravidade.

As lentes gravitacionais são um fenômeno causado pelo efeito da gravidade sobre a luz de objetos distantes e se tornaram populares como uma ferramenta para estudar o Universo. Eles permitem, por exemplo, observar objetos distantes e antigos que existiam nos primeiros estágios da formação do Universo ou estimar a distribuição da matéria escura.

O que é uma lente gravitacional?

O conceito de lentes gravitacionais é bastante simples : a massa produz atração gravitacional e, se um objeto for grande o suficiente, será capaz de se curvar mesmo com a luz que passa por perto e cai sob a influência de seu campo gravitacional.

O campo gravitacional de um objeto massivo, como uma estrela, uma galáxia, um buraco negro ou mesmo um planeta, atrai objetos próximos com mais força. Quando a luz de uma fonte distante atrás dela passa por perto, ela será afetada pelo campo gravitacional, dobrada e reorientada .

Na verdade, a luz não é curva. A gravidade dobra o tecido do espaço-tempo, a luz simplesmente passa por esse espaço curvo.

Formação de lentes gravitacionais

A imagem produzida por uma lente gravitacional é geralmente uma imagem distorcida dos corpos atrás do objeto que a lente cria . Por exemplo, na imagem a seguir você pode ver uma lente gravitacional produzida pela galáxia vermelha vista no centro da lente (LRG 3-757); esta galáxia distorceu a luz de uma galáxia azul muito mais distante; a distorção é tal que a luz da galáxia azul forma quase um anel completo.

Anel de Einstein na lente gravitacional formado pela galáxia-LRG 3-757

Essa distorção em forma de anel foi prevista por Einstein, por isso são conhecidos como anéis de Einstein . Por volta de 1912-1916, Einstein foi capaz de calcular como a luz seria desviada ao passar pelo campo gravitacional do Sol. O ângulo de deflexão da luz responderia à seguinte equação:

α = 4GM / bc 2

A ideia de Einstein foi observada em 1919 durante um eclipse solar total por vários astrônomos que concluíram que as lentes gravitacionais eram reais. Com esses fatos, é justo dizer que as lentes gravitacionais foram descobertas no início do século XX.

Atualmente, as lentes gravitacionais são usadas para estudar vários fenômenos e objetos no Universo distante. As lentes gravitacionais mais intensas são produzidas por galáxias, aglomerados de galáxias ou buracos negros, mas também podem ser produzidas por matéria escura, pois isso também cria um campo gravitacional.

Tipos de lentes gravitacionais

As lentes gravitacionais podem ser classificadas em três grupos, as lentes fortes , as lentes fracas e as microlentes :

  1. As lentes gravitacionais fortes são as mais fáceis de entender, pois são detectadas diretamente a olho nu em uma imagem, por exemplo , imagens de telescópios. Eles são vistos na forma de anéis de Einstein, arcos ou múltiplas imagens do mesmo objeto. Eles são criados por objetos muito massivos, como galáxias, aglomerados de galáxias e buracos negros.
  2. As lentes fracas são mais difíceis de detectar. Todas as galáxias distantes são de alguma forma afetadas por lentes gravitacionais fracas, já que a matéria escura está em toda parte e cria lentes gravitacionais. Lentes fracas requerem o estudo de vários objetos de fundo para sua detecção.
  3. A microlente aparentemente não mostra distorção, mas uma análise detalhada pode detectar variações fracas na intensidade da luz dos objetos de fundo.

Lentes fortes permitem que você veja objetos distantes, especialmente galáxias distantes, intensificando sua luz. Ao observar a luz das galáxias mais distantes, algumas tão antigas que sua formação remonta aos estágios iniciais de expansão do Universo, os astrônomos podem estudar as condições de bilhões de anos atrás , e até mesmo o que aconteceu durante a formação dessas galáxias. Ou seja, lentes fortes são usadas de maneira semelhante à forma como os telescópios são usados.

Lentes fracas são usadas para estimar a quantidade de matéria escura presente no espaço e sua distribuição. Eles também permitem estimar a massa do objeto que a lente produz.

As microlentes são geralmente formadas pela passagem de uma estrela ou planeta na frente de outra estrela ou outro objeto mais distante. A luz do objeto distante não é tão distorcida como nas lentes fortes, nem chega a distorcer as lentes fracas; a distorção da imagem pode ser quase imperceptível, mas a diminuição da intensidade da luz destaca as microlentes. Graças às microlentes, muitos planetas extrasolares foram descobertos .

Embora as lentes gravitacionais sejam frequentemente associadas à luz visível, elas realmente afetam todo o espectro de ondas eletromagnéticas , incluindo rádio, infravermelho, luz visível e ultravioleta.

Expandir

  1. Massimo Meneghetti. Introdução às lentes gravitacionais .