Em um feito impressionante de investigação gravitacional, astrônomos descobriram uma misteriosa e densa concentração de matéria invisível incrustada em uma galáxia cuja luz levou cerca de 7,3 bilhões de anos para chegar até nós.
Ainda não se sabe exatamente o que é essa concentração, mas seu tamanho é surpreendentemente pequeno considerando a distância em que foi detectada: cerca de um milhão de vezes a massa do Sol. Trata-se do menor objeto já encontrado por meio de seus efeitos gravitacionais em uma distância cósmica tão grande, uma conquista cerca de cem vezes mais precisa do que qualquer detecção anterior.
Segundo a equipe liderada pelo astrofísico Devon Powell, “este é o objeto de menor massa já identificado, por duas ordens de magnitude, em uma distância cosmológica, unicamente com base em seu efeito gravitacional”. Ele acrescenta que a pesquisa comprova a viabilidade de usar técnicas de geração de mapas gravitacionais para investigar objetos com massas na faixa de milhões de sóis em regiões muito além do nosso Universo local.
Para compreender o fenômeno, imagine uma bola de boliche representando uma galáxia e uma bolinha de gude simbolizando um fóton. Quando um conjunto de fótons de uma galáxia distante atravessa o espaço-tempo deformado pela gravidade de uma galáxia mais próxima (a bola de boliche), a luz que chega até nós aparece esticada, distorcida e ampliada, um fenômeno conhecido como lente gravitacional.
Essas lentes são ferramentas extraordinárias para o estudo do Universo distante, pois ampliam regiões do espaço profundo de uma forma que nenhuma tecnologia atual consegue reproduzir. Além disso, os astrônomos podem usar a luz deformada e ampliada dessas galáxias para mapear a distribuição de matéria na galáxia que atua como lente no primeiro plano.
Foi exatamente isso que Powell e sua equipe buscaram fazer, utilizando uma rede extensa de telescópios, entre eles o Green Bank Telescope, o Very Long Baseline Array e a rede europeia de interferometria de base muito longa (European VLBI Network). O alvo da observação foi um sistema de lente gravitacional já conhecido, chamado JVAS B1938+666. Esse sistema é composto por uma galáxia em primeiro plano, cuja luz viajou cerca de 7,3 bilhões de anos até chegar à Terra, e por uma galáxia ainda mais distante, a aproximadamente 10,5 bilhões de anos-luz, cuja luz foi esticada e dividida em quatro imagens devido à lente gravitacional da galáxia frontal.
Em uma dessas imagens, um arco brilhante e difuso de luz, os pesquisadores notaram uma espécie de “amassado” ou estreitamento. Após análises detalhadas, determinaram que esse desvio não poderia ter sido causado apenas pela galáxia principal que atua como lente. A explicação mais plausível é a presença de um aglomerado de massa adicional, identificado com um nível de confiança estatística altíssimo: 26 sigma, um valor considerado extremamente robusto em astronomia.
“Desde a primeira imagem de alta resolução, percebemos imediatamente um estreitamento no arco gravitacional, o que foi um sinal claro de que estávamos diante de algo inusitado”, explicou o astrônomo John McKean. “Apenas outro pequeno aglomerado de massa entre nós e a galáxia de rádio distante poderia causar esse efeito.”
Essa massa, entretanto, não emite luz — nem em comprimentos de onda ópticos, nem em rádio ou infravermelho. Ela é completamente escura ou demasiadamente fraca para ser detectada, o que abre algumas possibilidades sobre sua natureza. As hipóteses mais prováveis são de que se trate de um aglomerado de matéria escura ou de uma galáxia anã cuja luminosidade é tão baixa que permanece invisível aos instrumentos atuais.
Ambas as explicações são plausíveis até o momento, e novas observações serão necessárias para identificar a origem exata dessa massa misteriosa. Segundo Powell, “dada a sensibilidade dos nossos dados, já esperávamos encontrar pelo menos um objeto escuro, o que está de acordo com a chamada teoria da matéria escura fria, base fundamental da nossa compreensão sobre a formação das galáxias”. Ele conclui dizendo: “Agora que encontramos um, o próximo passo é descobrir se existem mais e se a quantidade deles coincide com o que preveem os modelos teóricos.”