A lente gravitacional natural do Sol é mais poderosa do que você imaginava

Vamos transformar o Sol em um telescópio. Na verdade, não precisamos fazer nenhum esforço – só precisamos estar no lugar certo. 

Uma coleção de lentes gravitacionais obtidas com o telescópio Euclid. Crédito: ESA

Mas como o Sol pode ser um telescópio? O Sol não é um espelho, mas sim uma lente. E entendemos que é uma lente através da magia da gravidade.

Quando Einstein desenvolveu a relatividade geral, percebeu que a gravidade pode curvar fortemente a trajetória da luz – muito mais do que cálculos anteriores, usando apenas a gravidade newtoniana, previam. De fato, um dos primeiros testes da teoria da relatividade de Einstein foi a expedição de Eddington para observar a deflexão da luz estelar perto da superfície do Sol durante um eclipse solar total.

Objetos grandes distorcem o caminho da luz. Lentes, como pedaços de vidro curvo, distorcem o caminho da luz.

Coincidência? Sim.

É uma coincidência total, mas significa que tudo o que sabemos sobre óptica, sobre polir lentes, sobre curvar a luz, sobre focar a luz de um objeto distante em um ponto focal para ampliá-la e aumentar a resolução, tudo isso, podemos pegar toda essa linguagem, toda essa matemática, e transportá-la para a gravidade. Podemos criar lentes gravitacionais onde a gravidade de um objeto massivo pode curvar toda a luz que se aproxima dele e enviá-la para um ponto focal onde você pode simplesmente sentar e apreciar a imagem ampliada exatamente como se houvesse um pedaço gigante de vidro curvo bem ali.

Essa técnica já funciona. Já usamos lentes gravitacionais no universo para saltar grandes distâncias e ver o universo primordial, onde algumas das primeiras galáxias a aparecer no universo eram simplesmente muito distantes, muito pequenas e muito fracas para que pudéssemos ver. Mas quando elas coincidentemente se posicionam aleatoriamente atrás de um aglomerado gigante e massivo de galáxias, a gravidade desse aglomerado de galáxias curva essa luz, focaliza essa luz, amplifica essa luz e aumenta a resolução. E podemos usar um aglomerado inteiro de galáxias como uma lente gigante para ampliar o que está atrás dele e nos permitir ver algumas das galáxias mais distantes do universo.

No sistema solar, o objeto de maior massa é, de longe, o Sol. Sabemos que a gravidade do Sol curva o caminho da luz ao seu redor como se fosse uma lente gigante.

É como se tivéssemos um telescópio gigante ali no centro do sistema solar, e é de longe o telescópio mais poderoso que podemos conceber com extensões razoáveis ​​dos nossos limites tecnológicos atuais.

O Sol, como lente gravitacional, é o telescópio acessível mais poderoso da história.

Usamos a relatividade de Einstein para calcular qual seria o poder de ampliação da lente gravitacional solar. Sua resolução angular chega a 10 elevado a menos 10 segundos de arco. Isso é um milhão de vezes melhor que o Telescópio do Horizonte de Eventos.

E, devido aos efeitos das lentes gravitacionais, você não obtém apenas maior resolução. Você também obtém amplificação do brilho, pois ela combina vários raios de luz e os focaliza. Obtém-se uma amplificação do brilho de até um fator de cem bilhões.

Dizer que isso é melhor do que qualquer telescópio conhecido é um eufemismo. É melhor do que qualquer telescópio que possamos construir em qualquer futuro próximo, pelos próximos séculos, e está simplesmente parado.

O que você obtém com esse tipo de resolução? Deixe-me dar um exemplo. Sabemos que existe um planeta orbitando nossa estrela vizinha mais próxima, Proxima Centauri. Chamamos o planeta de Proxima b .

Conhecemos este planeta. Sabemos que é rochoso. Sabemos que é semelhante à Terra. Sabemos que está situado na zona habitável de Proxima Centauri. Um telescópio construído a partir da lente gravitacional solar seria capaz de mapear a superfície de Proxima b com uma resolução de menos de um quilômetro.

Não se trata de um único pixel contendo o planeta inteiro. Trata-se de criar um mapa detalhado da superfície com precisão de até um quilômetro.

Observe uma imagem da Terra com resolução de cerca de um quilômetro. Parece... a Terra. Você pode ver linhas costeiras. Você pode ver furacões. Você pode ver florestas. Você pode traçar rios.

Isso é loucura. A lente gravitacional solar poderia construir um mapa decente de qualquer exoplaneta situado a aproximadamente cem anos-luz de nós. Compare isso com qualquer telescópio do passado e do futuro, e simplesmente não há competição.

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