Un gruppo internazionale di astronomi ha realizzato un significativo passo avanti, ottenendo l'immagine radio più nitida mai registrata di una lente gravitazionale, grazie all'uso dell'interferometria a lunghissima base (VLBI). Questa tecnica all'avanguardia, che sincronizza radiotelescopi distribuiti su distanze continentali, non solo ha permesso di catturare la distorsione luminosa con estrema precisione, ma ha anche consentito di identificare un oggetto di massa eccezionalmente ridotta a distanze cosmologiche, sfruttando l'effetto di lente gravitazionale. I risultati di questa meticolosa ricerca sono stati pubblicati su prestigiose riviste scientifiche, tra cui Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e Nature Astronomy.
Lo studio si è concentrato sul sistema noto come JVAS B1938+666. In questo complesso cosmico, una massiccia galassia ellittica, posizionata a circa 6,5 miliardi di anni luce dalla Terra, funge da lente, deviando le emissioni radio provenienti da una sorgente molto più remota, situata a oltre 11 miliardi di anni luce. Per raggiungere un livello di dettaglio senza precedenti, è stata impiegata la metodologia VLBI, che ha virtualmente unito 22 radiotelescopi a livello globale, inclusi quelli della Rete Europea VLBI e l'array VLBA. Un elemento cruciale di questa rete è stata l'antenna di 32 metri “Gavriil Gruff” a Medicina, gestita dall'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). L'elaborazione dei dati, coordinata presso il JIVE, ha simulato l'effetto di una singola antenna virtuale la cui apertura corrispondeva alla distanza massima tra gli elementi della rete, garantendo una risoluzione di un millesimo di secondo d'arco.
Le osservazioni, durate quattordici ore e condotte alla frequenza di 1,7 GHz, hanno rivelato “un arco gravitazionale estremamente sottile e quasi completo, il più chiaro mai osservato con questa tecnica”. Attraverso una modellazione accurata della distribuzione di massa della galassia che fungeva da lente, gli scienziati sono stati in grado di ricostruire la forma reale della sorgente radio di fondo. I dati indicano che l'oggetto distante, a 11 miliardi di anni luce, possiede una struttura compatta e simmetrica, tipica di una fase iniziale di attività di un buco nero supermassiccio. Questa struttura si estende per circa 2000 anni luce ed è notevole per l'assenza di un nucleo centrale evidente, presentando invece due regioni luminose di emissione radio ai margini. La ricercatrice Cristiana Spingola dell'INAF ha sottolineato che questa pubblicazione è la prima di una serie dedicata a osservazioni VLBI particolarmente complesse. John McKean dell'Università di Groningen, coordinatore delle osservazioni, ha evidenziato come l'anomalia nell'arco gravitazionale fosse stata notata immediatamente, confermando la correttezza dell'approccio metodologico.
Sfruttando lo stesso set di dati VLBI, un secondo studio parallelo ha portato alla scoperta del corpo celeste più piccolo mai individuato nell'Universo lontano basandosi esclusivamente sulla sua impronta gravitazionale. Applicando algoritmi di analisi nuovi e perfezionati, il team ha identificato una concentrazione di massa aggiuntiva, probabilmente situata alla stessa distanza della galassia lente (6,5 miliardi di anni luce). La massa stimata di questo oggetto si aggira intorno a un milione di masse solari, un valore significativamente inferiore ai trilioni di masse solari tipiche di una galassia. Spingola ha affermato che è la prima volta che un oggetto di massa così ridotta viene rilevato a una distanza cosmologica basandosi unicamente sulla sua influenza gravitazionale. Tale oggetto potrebbe essere un alone di materia oscura, un ammasso stellare denso o una piccola galassia nana estinta. Simona Vegetti, dell'Istituto Max Planck per l'Astrofisica, ha posto l'accento sul fatto che la dimostrazione dell'esistenza di grumi di materia oscura richiede una potenza di calcolo colossale. Se ulteriori analisi confermeranno la presenza di corpi oscuri di questa scala, ciò potrebbe rappresentare un test cruciale per la comprensione della natura della materia oscura e influenzare le teorie cosmologiche consolidate.