As distorções no espaço-tempo não aparecem apenas em filmes de ficção científica como no Interstellar. Na vida real, podemos observar o efeito de distorção que a gravidade exerce sobre o espaço-tempo sob a forma de lentes gravitacionais.
A enorme gravidade de um objecto maciço – como uma galáxia ou um enxame de galáxias – distorce a forma do espaço-tempo e pode curvar os raios de luz provenientes de uma galáxia distante atrás dele. Ao distorcer o espaço-tempo, a galáxia em primeiro plano age como uma lupa.
A luz do objecto de fundo que seria obscurecido já não viaja em linha reta. Em vez disso, curva-se em torno da massa intermédia, produzindo frequentemente múltiplas imagens, arcos alongados ou mesmo um anel completo conhecido como “anel de Einstein”, como o descoberto recentemente pelo Euclid.
As lentes gravitacionais fortes oferecem uma demonstração impressionante da teoria da relatividade geral de Einstein, mostrando que a matéria no Universo pode actuar como um telescópio natural, trazendo objectos distantes à nossa visão.
O telescópio Euclid da ESA está a revolucionar os estudos de lentes gravitacionais fortes, fornecendo imagens de alta sensibilidade em grandes extensões do céu com um detalhe sem precedentes. Isto é exatamente o que é necessário para identificar lentes gravitacionais raras.
Em Março de 2025, foram encontradas 500 lentes gravitacionais fortes entre galáxias nos primeiros 0,04% dos dados do Euclid, a maioria delas desconhecidas anteriormente. Este catálogo pioneiro foi criado graças ao esforço conjunto de cientistas cidadãos, inteligência artificial (IA) e investigadores.
Primeiras imagens do observatório Euclid
Enquanto o Euclid continua o seu levantamento, enviando cerca de 100 GB de dados de volta para a Terra todos os dias, a ESA e o Consórcio Euclid precisam mais uma vez da ajuda de cientistas cidadãos para identificar lentes gravitacionais fortes num grande conjunto de dados.
Para isso, a equipa do Space Warps lançou um projeto de ciência cidadã baseado em novas imagens do Euclid, que farão parte do futuro Euclid Data Release 1. Embora estes dados ainda não sejam públicos, ao participar neste novo projetco de ciência cidadã, poderá ter um vislumbre antecipado destas novas imagens de galáxias captadas pelo telescópio.
Neste projeto, irá analisar novos dados de imagem de alta qualidade do Euclid, nos quais estão escondidas muitas lentes gravitacionais fortes até então desconhecidas. Serão apresentadas cerca de 300.000 imagens pré-seleccionadas por algoritmos de IA, refinadas com os resultados da pesquisa inicial por lentes gravitacionais fortes realizada por cidadãos cientistas no Euclid. Estas são as candidatas com melhor classificação entre as impressionantes 72 milhões de galáxias do DR1 que foram classificadas pelos algoritmos de IA. Os cientistas esperam que estes dados excecionais de alta qualidade revelem mais de 10.000 novas lentes.
O que podemos aprender com lentes potentes?
A missão Euclid explora a forma como o Universo se expandiu e como a sua estrutura mudou ao longo da história cósmica, utilizando principalmente dois métodos: lentes gravitacionais fracas e oscilações acústicas bariónicas. A partir disto, os cientistas podem aprender mais sobre o papel da gravidade e a natureza da matéria escura e da energia escura.
As lentes gravitacionais fortes também podem fornecer informações sobre estas questões centrais. Por exemplo, as características de lentes gravitacionais fortes podem “pesar” galáxias individuais e enxames de galáxias. Este revela a matéria total (seja escura ou luminosa) e traça a distribuição da matéria escura. Ao estudar lentes gravitacionais fortes ao longo do tempo cósmico, os cientistas podem acompanhar a expansão do Universo e a sua aparente aceleração. Isto fornecerá informações adicionais sobre o papel da energia escura.
“Já assistimos ao sucesso da combinação de IA com inspeção visual por cidadãos voluntários e cientistas no Space Warps, encontrando eficientemente centenas de candidatos a lentes gravitacionais de alta probabilidade numa pequena pesquisa inicial no catálogo Euclid em 2024”, explica Aprajita Verma, cofundadora do Space Warps e líder do projecto na Universidade de Oxford, no Reino Unido.
“Neste novo conjunto de dados DR1, 30 vezes maior do que o da pesquisa inicial, e com os nossos algoritmos de IA melhorados, esperamos encontrar mais de 10.000 candidatos a lentes gravitacionais de alta qualidade. Isto representa mais de quatro vezes o número de lentes que conseguimos encontrar desde a descoberta da primeira lente gravitacional, há quase 50 anos.”
Esta mudança radical é possível graças ao Euclid. A missão consegue mapear grandes áreas do céu com uma nitidez excecional, uma combinação ideal para encontrar objectos raros como lentes gravitacionais fortes.
“Estamos ansiosos para ver o que vamos encontrar neste conjunto de dados sem precedentes. Junte-se a nós no Space Warps para participar nesta busca entusiasmante!”, conclui Aprajita.
Sobre o observatório Euclid
O Euclid foi lançado em julho de 2023 e iniciou as suas observações científicas de rotina a 14 de fevereiro de 2024. O objetivo da missão é revelar a influência oculta da matéria escura e da energia escura no Universo visível. Ao longo de seis anos, o Euclid observará as formas, distâncias e movimentos de milhares de milhões de galáxias até 10 mil milhões de anos-luz de distância.
O Euclid é uma missão europeia, construída e operada pela ESA, com contribuições da NASA. O Consórcio Euclid – composto por mais de 2.000 cientistas de 300 instituições de 15 países europeus, EUA, Canadá e Japão – é responsável pelo fornecimento dos instrumentos científicos e pela análise dos dados científicos. A ESA selecionou a Thales Alenia Space como principal contratante para a construção do satélite e do seu módulo de serviço, enquanto a Airbus Defence and Space foi escolhida para desenvolver o módulo de carga útil, incluindo o telescópio. A NASA forneceu os detetores do Espectrómetro e Fotómetro de Infravermelho Próximo (NISP). Euclid é uma missão de classe média no âmbito do Programa Visão Cósmica da ESA.
Texto original: Euclid Space Warps: help spot galaxies bending spacetime
Texto e imagens: ESA
Tradução automática via Google
Edição: Rui Barbosa