O Euclid encontrou num ano mais lentes cósmicas do que todas as pesquisas anteriores juntas

O telescópio espacial Euclid, da Europa, descobriu mais lentes gravitacionais fortes em cerca de um ano de mapeamento do céu do que todas as pesquisas anteriores combinadas. A sua primeira grande divulgação de dados, publicada pela Agência Espacial Europeia, contém cerca de quinze mil candidatos a lentes de elevada confiança. Em cada um, a gravidade de uma galáxia em primeiro plano curva a luz de uma galáxia mais distante, formando arcos, anéis ou imagens duplicadas.

Isto é importante porque uma lente funciona como uma balança. A quantidade de curvatura revela quanta massa existe na galáxia em primeiro plano, incluindo a matéria escura que nenhum telescópio consegue ver diretamente. Até agora, os astrónomos estudavam estes sistemas uma descoberta rara de cada vez. Com um catálogo desta dimensão, podem estudá-los como uma população, e a mesma divulgação acrescenta mais de novecentos milhões de galáxias ao trabalho mais amplo de mapeamento do universo escuro.

A divulgação, designada DR1-Foundation, cobre cerca de 1.900 graus quadrados de céu, uma área aproximadamente 9.500 vezes maior que a da Lua cheia. Contém mais de mil milhões de objetos catalogados, mais de 60 milhões de candidatos a quasar, espectros de mais de 160 milhões de fontes e cerca de 1,7 milhões de gigabytes de dados. Cobre ainda apenas 14% da área que o Euclid tem programado observar.

«As lentes gravitacionais fortes proporcionam uma visão única do Universo escuro, permitindo-nos ‘pesar’ galáxias individuais, incluindo a sua matéria escura invisível, e explorar como o Universo está a expandir-se», afirmou Natalie Lines, da Universidade de Portsmouth, membro do Consórcio Euclid e primeira autora do artigo do catálogo de lentes.

Como o Euclid selecionou 15.000 lentes entre 900 milhões de galáxias

As lentes são raras. Apenas cerca de uma em cada vários milhares de galáxias se alinha suficientemente bem com uma fonte de fundo para funcionar como tal, e muitas imagens com lentes são demasiado pequenas para serem resolvidas através da turbulência da atmosfera terrestre. O Euclid observa do espaço com um espelho de 1,2 metros e dois instrumentos: o VIS, uma câmara de luz visível que produz as imagens nítidas, e o NISP, que tira imagens no infravermelho próximo e divide a luz em espectros.

A pesquisa começou com as cerca de 900 milhões de fontes na divulgação e manteve as 68 milhões que passaram um primeiro corte no catálogo. Cinco modelos de aprendizagem automática pontuaram esses objetos. Os mais promissores foram para cerca de 7.000 cientistas cidadãos no projeto Space Warps, alojado na plataforma Zooniverse, que fizeram mais de 4,5 milhões de classificações de 300.000 objetos. Finalmente, 67 especialistas em lentes inspecionaram mais de 30.000 sistemas e classificaram-nos.

As classificações são importantes. Dos 15.072 candidatos de elevada confiança, 6.073 são de grau A, que a equipa classifica como «lente certa», e 8.999 são de grau B, classificados como «lente provável». Outros 9.010 sistemas de grau C, «possíveis», são publicados separadamente. O software tentou depois reproduzir cada sistema de grau A e B com um modelo de lente e, para mais de 9.500 lentes, a equipa estimou as distâncias e as propriedades físicas da galáxia em primeiro plano.

A maioria dessas galáxias em primeiro plano são massivas e já não formam novas estrelas. Encontram-se a um redshift típico de 0,68, uma medida de quanto a expansão do universo esticou a sua luz, o que é mais distante do que as amostras de lentes anteriores de telescópios terrestres alcançavam.

De descobertas raras a um censo de milhares

A primeira lente forte, um quasar que aparecia duas vezes no céu, foi identificada há quase 50 anos. Desde então, os maiores levantamentos terrestres, que juntos cobrem a maior parte do céu visível da Terra, tinham encontrado cerca de 3.000 lentes deste tipo galáxia-atrás-de-galáxia, segundo o Consórcio Euclid. Os 15.072 candidatos de elevada confiança do Euclid superam todos os catálogos anteriores combinados.

Cada um deles foi encontrado com o mesmo telescópio e o mesmo método. Quando as lentes provêm de muitos levantamentos e métodos de seleção diferentes, são difíceis de comparar. Uma amostra uniforme permite aos investigadores fazer perguntas estatísticas, como a forma como a matéria escura em torno de galáxias massivas muda de uma galáxia para a seguinte, que algumas centenas de sistemas díspares não conseguem responder.

A escala da cobertura do céu também é nova. A área nesta divulgação é cerca de dez vezes mais céu do que o Telescópio Espacial Hubble observou em 35 anos, segundo o consórcio. As divulgações anteriores do Euclid continham alguns dias de observações sobre cerca de 60 graus quadrados. Valeria Pettorino, cientista do projeto Euclid da ESA, descreveu o salto como «uma mudança de escala».

O catálogo contém também tipos raros que costumavam ser descobertas únicas. Lista 84 candidatos a lentes de duplo plano de fonte, em que uma galáxia em primeiro plano cria lentes em duas galáxias de fundo a distâncias diferentes, mais de 1.000 candidatos a lentes formadas por galáxias de disco e várias centenas de quasares com lentes e núcleos galácticos ativos. Antes do Euclid, as duas primeiras classes tinham poucos exemplos conhecidos.

A divulgação contém mais do que lentes

Outros artigos publicados com os dados mostram o seu alcance. Uma equipa resolveu 15 sistemas estelares ténues em estrelas individuais pela primeira vez, cinco delas novas descobertas. Uma das novas, a Ursa Minor II, situa-se a cerca de 65.000 anos-luz de distância no halo da Via Láctea e contém apenas cerca de 40 vezes a massa do Sol em estrelas, o que a torna um dos sistemas estelares menos luminosos conhecidos.

Um segundo estudo mediu as formas de mais de 40 milhões de galáxias com formação estelar, uma amostra 440 a 52.800 vezes maior do que estudos comparáveis com o Telescópio Espacial James Webb. Entre as galáxias de menor massa, confirmou que as galáxias alongadas em forma de charuto se tornam mais raras à medida que o universo envelhece, enquanto os discos achatados dominam.

O que o DR1-Foundation não resolve

O principal objetivo do Euclid é medir a energia escura, a causa inexplicada da expansão acelerada do universo, e mapear a matéria escura ao longo da história cósmica. Esta divulgação ainda não o faz. As medições necessárias para a cosmologia, incluindo mapas de lentes fracas e aglomerados de galáxias, ainda estão em produção e chegarão com a primeira divulgação completa de dados.

As próprias lentes ainda são candidatas. Apenas os sistemas de grau A são classificados como certos, e a equipa de descoberta escreve que a classificação de especialistas continua a ser subjetiva, pelo que corrigiu os enviesamentos de inspetores individuais. A pesquisa também falhou algumas lentes reais. A equipa estima que encontrou cerca de 73% dos sistemas definitivos na área, estando os restantes provavelmente mais ténues ou mais ambíguos. A confirmação de sistemas individuais necessitará de observações de acompanhamento, incluindo espectros.

Os artigos científicos são pré-impressões. Os oito artigos científicos e 18 artigos técnicos divulgados com os dados destinam-se a uma edição especial da revista Astronomy & Astrophysics e ainda não concluíram a revisão por pares.

A cobertura do céu também é parcial. Com 14% do levantamento planeado, a amostra pode não representar todo o céu, e os cientistas do consórcio encontraram algumas regiões cuja qualidade dos dados difere das restantes enquanto verificavam o processamento.

«Isto são apenas 14% do que o Euclid pretende, em última análise, fornecer, mas já podemos ver que as promessas feitas há mais de dez anos sobre a amplitude dos empreendimentos científicos que o Euclid apoiaria estão a começar a tornar-se realidade», afirmou Marc Sauvage, astrofísico da Comissão de Energias Alternativas e Energia Atómica Francesa (CEA) e líder do Consórcio Euclid.

Perguntas sobre a primeira divulgação de dados do Euclid

O que contém a divulgação DR1-Foundation do Euclid?

Cerca de 13 meses de observações cobrindo 1.900 graus quadrados de céu: aproximadamente 10.000 imagens científicas, catálogos de mais de mil milhões de objetos, incluindo mais de 900 milhões de galáxias, espectros de mais de 160 milhões de fontes, cerca de 15.000 candidatos a lentes fortes e mais de 60 milhões de candidatos a quasar. No total, equivale a cerca de 1,7 milhões de gigabytes.

O que é uma lente gravitacional forte?

Forma-se quando uma galáxia massiva em primeiro plano curva a luz de uma galáxia muito atrás dela, fazendo com que a galáxia de fundo apareça como arcos, um anel ou várias cópias. A quantidade de curvatura revela a massa total da galáxia em primeiro plano, incluindo a sua matéria escura, e a ampliação permite aos astrónomos estudar galáxias de fundo que, de outra forma, seriam demasiado ténues.

Quantas galáxias o Euclid mapeou até agora?

Mais de 900 milhões de galáxias estão catalogadas nesta divulgação, que cobre cerca de 14% da área de levantamento planeada. A ESA espera que a missão completa catalogue cerca de 1,5 mil milhões de galáxias.

Alguém pode usar os dados do Euclid?

Sim. A ESA tornou a divulgação pública e aloja-a na sua plataforma Euclid Data Space, onde os utilizadores podem explorar, visualizar e analisar as imagens, catálogos e espectros sem os descarregar.

Quando é que o Euclid medirá a energia escura?

Não com esta divulgação. A ESA e o Consórcio Euclid planeiam os primeiros resultados de cosmologia, baseados em lentes fracas e aglomerados de galáxias, para a primeira divulgação completa de dados em meados de 2027.

Resultados de cosmologia previstos para meados de 2027

O Euclid foi lançado em julho de 2023 e começou o trabalho de levantamento de rotina em 14 de fevereiro de 2024. As observações nesta divulgação foram recolhidas entre a primavera de 2024 e a primavera de 2025, e a ESA publicou-as em 12 de novembro de 2026. O DR1 completo, com os primeiros resultados de cosmologia, está previsto para meados de 2027, e o DR2, com cerca de três vezes mais céu, está planeado para 2029.

A primeira lente forte, o Quasar Gémeo, foi identificada em 1979. Até ao final do seu levantamento de seis anos, espera-se que o Euclid encontre mais de 100.000 candidatos a lentes de elevada confiança, cada um uma balança natural para pesar a matéria escura de uma galáxia.

Referência: Euclid Collaboration: Lines et al., “Euclid Data Release 1 (DR1). Euclid Lens Identification Pipeline and Scientific Exploration (ECLIPSE) A: Strong lens catalogue overview,” submitted to Astronomy & Astrophysics, 2026. arXiv:2611.15883. DOI: 10.48550/arXiv.2611.15883

Etiquetas: astronomia, esa, matéria escura, energia escura, euclid, galáxias