Segundo a relatividade geral de Albert Einstein (1915), a gravidade não é uma força no sentido clássico, mas uma deformação do espaço-tempo causada pela massa dos objetos. Essa curvatura influencia o trajeto da luz: quando um raio luminoso passa perto de um objeto massivo (como uma galáxia ou aglomerado), ele é desviado, semelhante a uma lente óptica. Esse fenômeno, chamado lente gravitacional, foi confirmado pela primeira vez em 1919 durante um eclipse solar, validando assim a teoria de Einstein.
| Tipo de lente | Descrição | Exemplo de observação | Efeito visual típico |
|---|---|---|---|
| Lente forte | Distorção extrema da luz com alinhamento quase perfeito fonte-lente-observador. Revela a estrutura fina da matéria (visível e escura). | Aglomerado CL0024+1654 (Hubble, 2004); Cruz de Einstein (quasar Q2237+0305). | Anéis de Einstein completos/parciais, arcos gigantes (>10°), imagens múltiplas (até 5). |
| Lente fraca | Distorções sutis de galáxias de fundo, usadas para mapear a matéria escura em grande escala por meio de análises estatísticas. | Dark Energy Survey (DES); dados do satélite Planck (fundo difuso cósmico). | Galáxias esticadas em elipses, alinhamentos preferenciais ("cisalhamento cósmico"), amplificação fraca (×1.1–×2). |
| Microlente | Efeito temporário (horas a meses) causado por objetos estelares (estrelas, buracos negros). Sem distorção visível, apenas amplificação. | Projetos OGLE e MOA; descoberta de exoplanetas como OGLE-2005-BLG-390Lb. | Curva de luz simétrica, pico de luminosidade (×2–×100), sem imagens múltiplas resolvidas. |
N.B.:
As lentes gravitacionais são ferramentas essenciais para estudar o Universo invisível.
• Matéria escura: Seu efeito revela uma massa 5 a 10 vezes maior que a matéria visível em aglomerados de galáxias.
• Energia escura: As distorções em grande escala (lentes fracas) ajudam a medir a aceleração da expansão cósmica.
• Galáxias primitivas: A amplificação permite observar objetos 10 a 100 vezes mais fracos que os limites dos telescópios atuais.
Caso especial: O anel de Einstein
Quando uma fonte de luz (estrela ou galáxia), um objeto massivo (lente) e o observador estão perfeitamente alinhados, a luz é desviada de maneira simétrica, formando um anel luminoso ao redor da lente. Esse anel é uma manifestação direta da geometria curva do espaço-tempo.
As lentes gravitacionais revelam a presença de matéria escura, invisível para telescópios convencionais. Ao comparar a massa visível de um aglomerado (galáxias, gás) com sua massa total deduzida das distorções luminosas, os astrônomos estimam que ~85% da matéria do Universo é de natureza desconhecida. Exemplo: O aglomerado Bala (1E 0657-56) forneceu evidência direta da matéria escura por meio de seus efeitos de lente.
As lentes atuam como lupas naturais, amplificando a luz de objetos distantes (até 50 vezes). Isso permite observar galáxias jovens formadas apenas 500 milhões de anos após o Big Bang, como a GN-z11 (descoberta em 2016).
Ao analisar os atrasos temporais entre as imagens múltiplas de um mesmo objeto (ex.: um quasar), os cientistas calculam a taxa de expansão do Universo (constante de Hubble). Exemplo: O quasar RX J1131-1231 permitiu uma medição independente de \( H_0 \).
Embora poderosas, as lentes gravitacionais apresentam desafios:
Futuros instrumentos, como o Telescópio Einstein (previsto para 2035), deverão revolucionar esse campo.
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