Esta imagem feita pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA mostra um objeto astronômico cuja imagem é multiplicada pelo efeito de fortes lentes gravitacionais. A galáxia, apelidada de Sunburst Arc , está a quase 11 bilhões de anos-luz da Terra e foi capturada em várias imagens por um aglomerado massivo de galáxias a 4,6 bilhões de anos-luz de distância.

A massa do aglomerado de galáxias é grande o suficiente para dobrar e ampliar a luz da galáxia mais distante atrás dela. Esse processo leva não apenas a uma deformação da luz do objeto, mas também a uma multiplicação da imagem da galáxia com lentes.

No caso do Sunburst Arc, o efeito de lente levou a pelo menos 12 imagens da galáxia, distribuídas por quatro arcos principais. Três desses arcos são visíveis no canto superior direito da imagem, enquanto um contraponto é visível no canto inferior esquerdo – parcialmente obscurecido por uma estrela brilhante em primeiro plano dentro da Via Láctea.

O Hubble usa essas lupas cósmicas para estudar objetos que, de outra forma, são muito fracos e pequenos demais para seus instrumentos extraordinariamente sensíveis. O Arco Sunburst não é exceção, apesar de ser uma das galáxias mais brilhantes de lentes gravitacionais conhecidas.

A lente torna várias imagens do arco Sunburst entre 10 e 30 vezes mais brilhantes. Isso permite que o Hubble visualize estruturas de até 520 anos-luz de diâmetro – uma rara observação detalhada de um objeto distante. Isso se compara razoavelmente bem com as regiões de formação estelar nas galáxias do universo local, permitindo que os astrônomos estudem a galáxia e seu ambiente em grandes detalhes.

As observações de Hubble mostraram que o Arco Sunburst é um análogo de galáxias que existiam muito antes na história do Universo: um período conhecido como época da reionização – uma era que começou apenas 150 milhões de anos após o Big Bang.

A época da reionização foi uma era fundamental no início do Universo, que terminou a “idade das trevas”, a época antes das primeiras estrelas serem criadas quando o Universo estava escuro e cheio de hidrogênio neutro. Depois que as primeiras estrelas se formaram, começaram a irradiar luz, produzindo os fótons de alta energia necessários para ionizar o hidrogênio neutro.

Isso converteu a matéria intergaláctica na forma mais ionizada em que existe hoje. No entanto, para ionizar o hidrogênio intergalático, a radiação de alta energia dessas estrelas primitivas teria que escapar de suas galáxias hospedeiras sem antes ser absorvida pela matéria interestelar. Até agora, apenas um pequeno número de galáxias “vazou” fótons de alta energia para o espaço profundo. Como essa luz escapou das primeiras galáxias, permanece um mistério.

A análise do Sunburst Arc ajuda os astrônomos a adicionar outra peça ao quebra-cabeça – parece que pelo menos alguns fótons podem deixar a galáxia através de canais estreitos em um meio neutro rico em gás. Esta é a primeira observação de um processo teorizado há muito tempo. Embora seja improvável que esse processo seja o principal mecanismo que levou o Universo a se reionizar, ele pode muito bem ter fornecido um impulso decisivo.