Em um jogo cósmico de esconde-esconde galáctico, o Telescópio Espacial Hubble da NASA capturou uma imponente galáxia espiral barrada que tem aproximadamente o tamanho da nossa própria Via Láctea — mas o verdadeiro truque de mágica está escondido no canto inferior direito. Lá, uma galáxia de fundo distante está sendo ampliada e distorcida pela gravidade de uma galáxia mais próxima, um fenômeno conhecido como lente gravitacional. É como um espelho de parque de diversões, exceto que o espelho é o espaço-tempo e o parque é o universo inteiro.

Esta imagem em particular é uma das muitas observações de lentes gravitacionais que o Hubble fez em preparação para a ciência com o novo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman. Pense no Hubble como o estagiário diligente fazendo o trabalho de base enquanto Roman se prepara para entrar em cena com seu campo de visão muito maior. A lente gravitacional ocorre quando a massa de um objeto em primeiro plano — como uma galáxia — deforma o espaço-tempo, fazendo com que a luz se curve, distorça e amplie ao passar ao redor do objeto, semelhante a uma lente gigante no espaço. Isso requer um alinhamento casual preciso entre as galáxias de primeiro plano e de fundo, porque o universo, aparentemente, tem um senso de timing dramático.

Nesta imagem, a lente gravitacional apresenta uma galáxia elíptica em primeiro plano a cerca de 4,5 bilhões de anos-luz de distância. Isso significa que a luz que vemos desta galáxia agora teria começado a viajar em nossa direção quando nosso sistema solar ainda estava se formando — ou seja, aproximadamente quando a Terra ainda era um inferno derretido e ninguém tinha inventado a roda ainda. A galáxia de fundo está a cerca de oito bilhões de anos-luz de distância, quase o dobro da distância. Ela aparece como um par de arcos: um grande e muito visível à esquerda superior da galáxia em primeiro plano, o outro uma imagem muito menor e invertida da mesma galáxia de fundo à direita inferior. Essa configuração é chamada de par arco-contra-arco, que soa como um movimento de ginástica sofisticado, mas na verdade é apenas a gravidade sendo seu habitual exibicionista.

Quanto mais massiva for a galáxia em primeiro plano, mais forte será a lente gravitacional e mais significativamente ela curvará a luz. Ao estudar a distorção da galáxia de fundo, os pesquisadores podem determinar quanta massa a galáxia em primeiro plano contém. Isso desempenha um papel enorme no estudo da matéria escura, a substância misteriosa e invisível que compõe a maior parte da massa do universo. A matéria visível não é suficiente para explicar o nível de distorção na galáxia de fundo, o que permite aos pesquisadores calcular tanto a massa da galáxia em primeiro plano quanto a quantidade de matéria escura que ela contém. Em outras palavras, o universo é feito principalmente de algo que não podemos ver, e estamos usando uma lupa cósmica gigante para descobrir quanto disso está espreitando em qualquer galáxia. Ciência!

Quase todos os objetos nesta imagem são galáxias, exceto algumas estrelas em primeiro plano espalhadas. A galáxia espiral barrada nesta imagem — assim chamada porque seus braços se estendem de uma barra de estrelas em seu centro — tem aproximadamente o tamanho da nossa própria galáxia Via Láctea, que os astrônomos acham que também é uma espiral barrada. A pequena espiral à esquerda da grande espiral pode ser uma galáxia satélite, semelhante às Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães que orbitam a Via Láctea. É como uma comitiva galáctica.

O Hubble observa o cosmos principalmente em luz visível e ultravioleta, com alguma cobertura infravermelha, enquanto Roman vê principalmente comprimentos de onda infravermelhos e alguma luz visível. O Hubble pode fornecer visões de alta resolução de objetos individuais, enquanto Roman tem um campo de visão muito maior propício para panoramas. Então Hubble é o fotógrafo de retratos, e Roman é o artista de paisagens. Juntos, eles construirão um quadro ainda mais abrangente do cosmos.

Esta é apenas uma das muitas imagens de lentes gravitacionais capturadas pelo Hubble. Os astrônomos as usarão para analisar distorções gravitacionais para aprender mais sobre a matéria escura nas galáxias em primeiro plano e para lançar as bases para futuras observações do Roman. O Hubble só pode ver essas lentes gravitacionais uma de cada vez, enquanto a visão ampla do céu do Roman