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Sotto la lente della gravità, a volte si vede doppio. È il caso di una delle ultime galassie osservate da Hubble, il telescopio spaziale che ha fatto la storia delle osservazioni astronomiche negli ultimi trent’anni, e che ora sembra proprio non voler vivere all’ombra del nuovo arrivato, il James Webb Space Telescope. La galassia si chiama SGAS J143845+145407, proviene dall’universo lontano e antico, e la sua particolarità è che appare doppia per effetto di lente gravitazionale. Fa parte di una serie di osservazioni di Hubble che sfruttano questo effetto della relatività generale per vedere all’interno delle galassie nell’Universo primordiale.
This intriguing observation from the NASA/ESA Hubble Space Telescope shows a gravitationally lensed galaxy with the long-winded identification SGAS J143845+145407. Gravitational lensing has resulted in a mirror image of the galaxy at the centre of this image, creating a captivating centrepiece. Gravitational lensing occurs when a massive celestial body — such as a galaxy cluster — causes a sufficient curvature of spacetime for the path of light around it to be visibly bent, as if by a lens. Appropriately, the body causing the light to curve is called a gravitational lens, and the distorted background object is referred to as being “lensed”. Gravitational lensing can result in multiple images of the original galaxy, as seen in this image, or in the background object appearing as a distorted arc or even a ring. Another important consequence of this lensing distortion is magnification, allowing astronomers to observe objects that would otherwise be too far away or too faint to be seen. Hubble has a special flair for detecting lensed galaxies. The telescope’s sensitivity and crystal-clear vision allow it to see faint and distant gravitational lenses that cannot be detected with ground-based telescopes because of the blurring effect of Earth’s atmosphere. Hubble was the first telescope to resolve details within lensed images of galaxies, and is capable of imaging both their shape and internal structure. This particular lensed galaxy is from a set of Hubble observations that take advantage of gravitational lensing to peer inside galaxies in the early Universe. The lensing reveals details of distant galaxies that would otherwise be unobtainable, and this allows astronomers to determine star formation in early galaxies. This in turn gives scientists a better insight into how the overall evolution of galaxies has unfolded.ESA/Hubble & NASA, J. Rigby
La luce si piega alla gravità
L’effetto di cui si parla è lo stesso che ha spettacolarizzato il primo campo profondo del James Webb, ma le sue manifestazioni possono essere molto diverse. Il concetto alla base del fenomeno, teorizzato da Einstein nella relatività generale, è che qualunque corpo celeste dotato di massa curva lo spazio-tempo (come farebbe una palla, più o meno pesante, se posata su un lenzuolo teso) e di conseguenza provoca una deflessione dei raggi luminosi che passano nelle sue vicinanze. Nel caso in cui un corpo celeste massiccio, o un insieme di corpi celesti come un ammasso di galassie, si trovi fra noi e la sorgente che stiamo osservando, esso agirà come una vera e propria lente: la luce che vedremo sarà distorta, amplificata o duplicata in base alla particolare configurazione del sistema. Il fenomeno si chiama, non a caso, lente gravitazionale (o lensing gravitazionale). Gli effetti, dicevamo, sono diversi: dall’aumento del flusso di luce in arrivo da sorgenti lontane, alla produzione di immagini distorte (sotto forma di archi e anelli, gli anelli di Einstein appunto), alla generazione di immagini multiple dello stesso oggetto, come per SGAS J143845+145407.
Non solo bello da vedere
Hubble è stato il primo telescopio a risolvere i dettagli all’interno delle immagini di galassie sottoposte a lenti gravitazionali, ed è in grado di fotografare sia la loro forma che la loro struttura interna. Proprio perché questo fenomeno, oltre a distorcere, amplifica e focalizza la luce, può essere usato per vedere dettagli che altrimenti sarebbero irraggiungibili. Una sorta di telescopio nel telescopio che, nel caso di questa galassia e di altre galassie lontane, offre la possibilità di capire come esse sono nate e cresciute nell’universo primordiale. Studiandone la luce e le strutture, infatti, si può determinare la loro storia di formazione stellare, ovvero a che ritmo hanno formato le loro stelle, per capire come evolvono nel tempo fino ad arrivare alle galassie di oggi, quelle che vediamo nel nostro vicinato cosmico.
