Lentes gravitacionais

Sabemos que o campo gravitacional de um corpo atrai outros corpos materiais. Isso é conhecidos há muito tempo e foi formalizado com as leis da gravitação clássica, de Newton. Um campo gravitacional suficientemente intenso também é capaz de desviar a trajetória da luz. A explicação mais adequada para este fenômeno vem da Teoria da Relatividade Geral: a gravidade muda a geometria do espaço (do espaço-tempo, na verdade) localmente. Ou seja, onde há um campo gravitacional forte, o espaço se curva e a luz segue então uma trajetória igualmente curva no espaço em torno de um objeto massivo.




A figura acima mostra dois feixes de luz saindo de uma mesma fonte (uma estrela ou galáxia) e sofrendo um desvio ao passar por um campo gravitacional (centro da figura), chegando portanto, através de caminhos distintos, à Terra. Vista no céu, esta situação seria como a parte à direita da figura abaixo, onde veríamos imagens repetidas de uma mesma fonte astronômica (em amarelo), sendo que o objeto que causou os desvios nas trajetórias da luz é visto entre as duas imagens, em azul. A parte da esquerda da figura mostra a situação física real, na ausência deste efeito gravitacional, a que chamamos de lente gravitacional. Este termo é próprio, pois o campo gravitacional do objeto situado no caminho entre a fonte e a Terra funciona como uma lente.





Imagens repetidas de um mesmo objeto, à direita, devidas ao campo gravitacional de um outro, situado na linha de visada.

Imaginemos agora que a fonte de luz distante seja uma galáxia, cuja luz está espalhada ao invés de concentrada em um único ponto no céu. A luz proveniente de diferentos pontos da fonte sofrerá desvios diferentes ao passar pelo campo gravitacional do objeto massivo no meio do caminho. O resultado disso, exemplificado na próxima figura, é um arco, que pode mesmo formar um anel, em torno do objeto massivo.


Caso semelhante à figura anterior, mas agora a fonte de luz é um objeto extenso, ao invés de pontual.

Lentes gravitacionais são de fato observadas. Este efeito foi observado pela primeira vez em 1919, durante um eclipse total do Sol. Astrônomos constataram um desvio na posição das estrelas no céu situadas próximas ao Sol. A amplitude deste desvio foi compatível com a previsão da Teoria da Relatividade para o caso do campo gravitacional solar. Este foi um dos primeiros testes bem sucedidos da Relatividade.

Modernamente, os efeitos de lente gravitacional são observados na luz de estrelas da Galáxia (ou de galáxias próximas à nossa), fenômeno que chamamos de microlentes gravitacionais, bem como em imagens de galáxias distante, em geral além de aglomerados de galáxias .

fonte: http://www.if.ufrgs.br/oei/cgu/gravlens.htm