La NASA ha pubblicato il 22 ottobre una nuova immagine del telescopio spaziale Hubble che aiuterà a preparare le osservazioni del Nancy Grace Roman Space Telescope. Il dettaglio decisivo si trova accanto a una grande galassia a spirale: due archi azzurri sono immagini della stessa galassia lontana, deformata dalla gravità di un'altra galassia lungo la linea di osservazione.
L'oggetto che produce la distorsione è una galassia ellittica rossastra, distante circa 4,5 miliardi di anni luce. La sorgente alle sue spalle si trova invece a circa otto miliardi di anni luce. La prima agisce sul percorso della luce della seconda, rendendola visibile con una forma diversa da quella che avrebbe in assenza dell'allineamento.
Il risultato non è una coppia di galassie gemelle. Un arco grande, sulla parte superiore sinistra rispetto alla galassia ellittica, e un'immagine più piccola e capovolta, sul lato inferiore destro, rimandano allo stesso oggetto. La configurazione consente di confrontare deformazioni differenti prodotte dalla medesima distribuzione di massa.
L'interesse scientifico va oltre l'ingrandimento di una sorgente molto distante. Una massa maggiore piega più intensamente la luce. Misurando le distorsioni, gli astronomi possono ricostruire quanta materia si trovi nella galassia in primo piano e confrontare questa quantità con quella attribuibile alle stelle e agli altri componenti visibili.
È in questo confronto che entra la materia oscura. La materia luminosa, spiega la NASA, non basta a rendere conto dell'entità della deformazione osservata. Il contributo invisibile viene quindi studiato attraverso i suoi effetti gravitazionali. L'immagine non fotografa direttamente la materia oscura e non identifica la natura delle particelle che potrebbero costituirla.
Hubble sta raccogliendo diversi sistemi di questo tipo per costruire un modello informatico capace di analizzare le distorsioni. Le osservazioni dettagliate costituiscono un banco di prova per gli strumenti di analisi che saranno applicati alle immagini più ampie di Roman. Il passaggio utile è dunque dal singolo sistema ben risolto a un campione molto più numeroso.
I due telescopi avranno compiti complementari. Hubble osserva soprattutto nella luce visibile e ultravioletta, con una parte di copertura nell'infrarosso. Roman lavorerà principalmente nell'infrarosso e in parte nel visibile, con un campo di osservazione più esteso, adatto a cercare questi allineamenti in grandi porzioni di cielo.
Una volta individuati nuovi candidati nelle panoramiche di Roman, Hubble potrà tornare su quelli più interessanti per osservarne i dettagli. Il vantaggio della collaborazione non consiste nel duplicare la stessa fotografia: la selezione su larga scala e l'esame ravvicinato rispondono a due esigenze diverse della ricerca.
La grande spirale barrata al centro dell'immagine offre inoltre un riferimento sulle scale della scena. Ha dimensioni paragonabili a quelle della Via Lattea. Una spirale molto più piccola alla sua sinistra potrebbe esserne una galassia satellite: la NASA presenta questa associazione come una possibilità, non come una classificazione già definitiva.
Quasi tutti i punti e le forme presenti nel campo sono galassie; soltanto alcune stelle appartengono al primo piano. Per il programma sulle lenti, i prossimi risultati dipenderanno dalla capacità di riprodurre quantitativamente le distorsioni osservate e di applicare gli stessi criteri a una popolazione più ampia di sistemi.