A sonda espacial Euclid, da Agência Espacial Europeia (ESA), forneceu novas informações sobre alguns dos maiores mistérios do Universo por meio de um enorme conjunto de observações astronômicas. Segundo a agência, os dados representam um avanço na compreensão do cosmos e estabelecem as bases para a construção do maior mapa tridimensional do Universo já produzido.
Pela primeira vez, a ESA disponibilizou um volume tão expressivo de observações realizadas pela missão, permitindo que pesquisadores tenham acesso a uma quantidade inédita de informações sobre a distribuição e as características de bilhões de objetos celestes.
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De acordo com Carole Mundell, diretora científica da ESA, as observações representam muito mais do que belas imagens do espaço, constituindo um marco científico para o estudo do Universo. O conjunto de informações divulgado foi obtido ao longo de 13 meses de operações da sonda. Os primeiros dados da missão haviam sido publicados no ano anterior, mas o novo material amplia consideravelmente a quantidade de informações disponíveis para a comunidade científica.
A Euclid foi lançada ao espaço em julho de 2023, com a missão de investigar a estrutura e a evolução do Universo em larga escala. Seu principal equipamento é um telescópio de alta resolução equipado com dois instrumentos científicos especializados. O primeiro é uma câmera denominada VIS, desenvolvida para registrar imagens na faixa da luz visível, ou seja, a parcela da radiação eletromagnética que também pode ser percebida pelo olho humano. O segundo instrumento, chamado NISP, trabalha na faixa do infravermelho próximo e permite realizar medições fotométricas e espectroscópicas.
Essas duas tecnologias desempenham funções complementares. A câmera VIS permite observar com grande precisão o formato e a distribuição das galáxias, enquanto o instrumento NISP auxilia na determinação de suas distâncias e de outras propriedades físicas. As medições fotométricas analisam a intensidade da luz recebida em diferentes faixas de comprimento de onda, fornecendo informações sobre as características dos objetos observados. Já a espectroscopia examina como a luz se distribui em diferentes comprimentos de onda, permitindo identificar elementos químicos, propriedades físicas e, principalmente, o desvio para o vermelho, conhecido como redshift.
Esse fenômeno ocorre porque a expansão do Universo faz com que a luz emitida por galáxias distantes tenha seus comprimentos de onda estendidos durante o percurso até a Terra. Quanto maior o desvio para o vermelho, geralmente maior é a distância cosmológica do objeto e mais antiga é a luz que estamos observando.
Isso acontece porque a velocidade da luz é finita: quando um telescópio registra uma galáxia localizada a bilhões de anos-luz, está captando uma imagem de como ela era bilhões de anos atrás, e não de sua aparência atual. Dessa maneira, observar objetos cada vez mais distantes também significa investigar diferentes etapas da história do Universo.
O principal objetivo da missão Euclid é justamente reconstruir essa história, investigando a evolução do cosmos ao longo dos últimos 10 bilhões de anos. Para isso, a sonda deverá coletar informações sobre bilhões de galáxias e utilizar esses dados para produzir um gigantesco mapa tridimensional do espaço.
Esse mapa não apresentará apenas a localização dos objetos celestes, mas também incorporará informações sobre suas distâncias e épocas de observação. Assim, será possível reconstruir como a distribuição da matéria no Universo mudou ao longo do tempo, permitindo investigar a formação e a evolução das estruturas cósmicas.
Um dos aspectos mais importantes dessa investigação é a possibilidade de compreender melhor dois dos maiores enigmas da cosmologia moderna: a matéria escura e a energia escura. Embora ambas recebam a denominação de escuras, elas representam fenômenos diferentes. A matéria escura é uma forma de matéria que não emite, absorve ou reflete luz de maneira detectável, mas cuja existência é inferida principalmente por seus efeitos gravitacionais sobre a matéria visível. Sua influência pode ser observada, por exemplo, no movimento das estrelas dentro das galáxias e na maneira como a gravidade altera a trajetória da luz proveniente de objetos distantes.
A energia escura, por sua vez, é o nome atribuído ao fenômeno responsável pela aceleração da expansão do Universo. Embora sua natureza ainda não seja conhecida, as observações cosmológicas indicam que a expansão do espaço está se acelerando, em vez de desacelerar sob a influência da gravidade da matéria. A energia escura é a principal explicação atualmente utilizada para descrever esse comportamento, embora sua origem e suas propriedades fundamentais continuem sendo objeto de investigação.
Juntas, a matéria escura e a energia escura representam a maior parte do conteúdo energético do Universo. A matéria comum, que constitui estrelas, planetas, galáxias, seres vivos e todos os elementos químicos conhecidos, corresponde a aproximadamente 5% do total. A matéria escura representa cerca de 27%, enquanto a energia escura responde por aproximadamente 68%. Isso significa que tudo aquilo que conseguimos observar diretamente por meio da luz corresponde apenas a uma pequena parcela do conteúdo total do cosmos.
Nas observações recentemente divulgadas, a Euclid registrou mais de 1 bilhão de objetos celestes. Desse conjunto, foram identificadas mais de 900 milhões de galáxias, além de aproximadamente 60 milhões de possíveis núcleos galácticos ativos. Esses núcleos são regiões extremamente energéticas localizadas no centro de determinadas galáxias, onde buracos negros supermassivos podem acumular grandes quantidades de matéria.
À medida que o gás e a poeira são atraídos em direção ao buraco negro, formam um disco de acreção que pode atingir temperaturas extremamente elevadas e liberar enormes quantidades de energia e radiação. Em alguns casos, esses objetos estão entre as fontes de radiação mais brilhantes do Universo.
Apesar da dimensão impressionante do levantamento, a região do céu mapeada até agora corresponde a apenas 14% da área que a Euclid deverá observar durante toda a sua missão. Isso demonstra a escala do projeto e indica que a quantidade de informações disponíveis deverá aumentar consideravelmente nos próximos anos.
Uma das vantagens mais importantes da sonda é realizar suas observações fora da atmosfera terrestre. Telescópios instalados na superfície do planeta precisam lidar com os efeitos da atmosfera, que pode distorcer a luz, provocar turbulências nas imagens e dificultar a observação de determinados comprimentos de onda. No espaço, a Euclid consegue registrar imagens sem essas interferências atmosféricas, proporcionando maior estabilidade e precisão nas medições. Essa capacidade também favorece a identificação de objetos extremamente distantes e pouco comuns, como aglomerados de galáxias e lentes gravitacionais.
Entre os resultados mais relevantes apresentados pela ESA está a produção do maior catálogo já reunido de possíveis lentes gravitacionais fortes. Esse fenômeno acontece quando a gravidade de um objeto extremamente massivo, como um aglomerado de galáxias, altera a trajetória da luz emitida por objetos localizados atrás dele, quando observados a partir da Terra.
De acordo com a teoria da relatividade geral de Albert Einstein, a gravidade não deve ser entendida apenas como uma força que atrai objetos, mas também como uma manifestação da curvatura do espaço-tempo provocada pela presença de massa e energia. Quando a luz de uma galáxia distante atravessa uma região do espaço próxima de um objeto muito massivo, sua trajetória é desviada pela curvatura do espaço-tempo. Como consequência, a imagem da galáxia situada atrás desse objeto pode aparecer ampliada, distorcida, duplicada ou até mesmo transformada em arcos luminosos e anéis.
Esse fenômeno é conhecido como lente gravitacional porque funciona de maneira semelhante a uma lente óptica convencional, que modifica a trajetória da luz e altera a aparência dos objetos observados. Entretanto, diferentemente de uma lente fabricada artificialmente, a lente gravitacional é produzida pela própria gravidade de grandes concentrações de matéria distribuídas pelo Universo.
As lentes gravitacionais são particularmente importantes para os astrônomos porque permitem estudar objetos que seriam difíceis de observar diretamente. Além de ampliar a luz de galáxias extremamente distantes, elas fornecem informações sobre a distribuição de massa dos objetos responsáveis pela distorção, incluindo a matéria escura, que não pode ser observada diretamente. Ao analisar o grau de deformação da luz, os pesquisadores conseguem estimar a quantidade de massa presente em determinadas regiões do espaço e investigar como essa massa está distribuída.
Segundo Natalie Lines, pesquisadora da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, o fenômeno das lentes gravitacionais fortes oferece uma perspectiva única sobre o chamado Universo escuro. Essa técnica permite estimar a massa de galáxias individuais, incluindo a parcela invisível constituída pela matéria escura, além de investigar a velocidade com que o Universo está se expandindo.
A relação entre as lentes gravitacionais e a expansão cósmica é especialmente interessante porque a maneira como a luz é desviada depende de fatores como a distribuição de massa, as distâncias envolvidas e a geometria do Universo. Quando os astrônomos combinam essas informações com outras observações cosmológicas, podem testar diferentes modelos de expansão e aperfeiçoar as estimativas de parâmetros fundamentais, incluindo a constante de Hubble, utilizada para descrever a taxa atual de expansão do Universo.
Dessa forma, a missão Euclid não se limita a produzir um catálogo gigantesco de galáxias ou imagens de regiões distantes do espaço. Seu propósito é utilizar essas observações para compreender como a matéria está distribuída em escala cósmica, como as galáxias se formaram e evoluíram e de que maneira a expansão do Universo foi influenciada pela matéria e pela energia escuras.
À medida que novos dados forem coletados e analisados, os pesquisadores esperam obter informações cada vez mais precisas sobre a composição, a estrutura e a história do cosmos, aproximando a astronomia de respostas para algumas das questões mais fundamentais sobre a natureza do Universo.
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