Lente gravitacional

Um anel de Einstein se forma apenas quando observador, lente e fonte estão perfeitamente alinhados. O Hubble capturou o primeiro anel de Einstein óptico em 1998; o JWST hoje resolve centenas deles e os usa para pesar halos de matéria escura ao redor de galáxias em primeiro plano com uma precisão que nenhum outro método consegue igualar. O lenteamento gravitacional revela massa independentemente de ela emitir luz ou não — o que torna os levantamentos de lenteamento uma das evidências mais fortes de que cerca de 27% da densidade de energia do universo é matéria escura fria.

Qualquer concentração de massa curva o espaço ao seu redor, e a luz que passa por perto segue essa curvatura — assim uma galáxia em primeiro plano desvia a luz de um objeto mais distante situado atrás dela. Em vez de uma imagem, veem-se duas, um arco ou um anel completo, e cada uma aparece mais brilhante. Quanto mais massiva a lente e mais preciso o alinhamento, maior o raio de Einstein θ_E que esta ferramenta calcula. Os astrônomos aproveitam isso como uma teleobjetiva gratuita para estudar galáxias fracas demais para serem vistas diretamente.

Uma lente gravitacional é um instrumento óptico surpreendentemente ruim. Uma lente convergente de vidro desvia mais os raios quanto mais longe do centro eles passam, concentrando a luz paralela num único foco; a gravidade faz o oposto — o desvio α = 4GM/(c²b) cresce quanto mais perto da massa a luz passa. Por isso os raios paralelos nunca se encontram num ponto, mas acumulam-se ao longo de uma linha que se estende ao infinito. É justamente esse 'defeito' que espalha as fontes em anéis e arcos, em vez de pontos nítidos.