Telescópio Espacial James Webb vê tripla imagem de uma galáxia e em uma delas aparece uma supernova

Uma nova imagem impressionante do Telescópio Espacial James Webb mostra uma supernova hospedando uma galáxia não uma, nem duas, mas três vezes em diferentes pontos no tempo.

Uma olhada mais de perto nas três instâncias da mesma galáxia vermelha vista do Telescópio Espacial James Webb em momentos diferentes. (Crédito da imagem: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Kelly)

Esta imagem aparentemente desafiadora do tempo pelo Telescópio Espacial James Webb (James Webb) foi possível graças à enorme influência gravitacional de um aglomerado galáctico em primeiro plano e um fenômeno de curvatura da luz previsto por Albert Einstein há mais de um século chamado “lente gravitacional”.

Em sua teoria da relatividade geral, Einstein previu que a massa deforma a própria estrutura do espaço e do tempo, ou “espaço-tempo”. Isso é análogo a colocar uma bola em uma folha de borracha esticada, com a bola causando um amassado na folha. Quanto maior a massa da bola, maior o grau de empenamento que ela causa. Isso também é verdade no caso do espaço-tempo, as estrelas causam uma maior “deformação” do que os planetas, e as galáxias causam uma maior deformação do espaço do que as estrelas.

Essa deformação afeta a passagem da luz à medida que passa pelo objeto de massa de um objeto de fundo. Em casos extremos, como a luz pode seguir caminhos diferentes ao redor do objeto de lente do objeto de lente de fundo em seu caminho até nós, ela pode fazer com que o objeto de fundo seja ampliado ou até mesmo apareça em vários pontos no céu. Isso significa que esse fenômeno, “lente gravitacional” tornou-se uma ferramenta poderosa para os astrônomos no estudo de objetos muito distantes.

O objeto de lente nesta nova imagem do James Webb é o aglomerado galáctico RX J2129, localizado a cerca de 3,2 bilhões de anos-luz de distância na constelação de Aquário. RX J2129 está tirando uma lente de uma galáxia hospedando supernova de cor vermelha de fundo, replicando-a.

A explosão da supernova foi descoberta por astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble e é uma supernova do Tipo Ia designada AT 2022riv. Estes são muitas vezes referidos como “velas padrão” pelos astrônomos por causa da uniformidade de sua luz. Essa uniformidade significa que as supernovas do Tipo Ia podem realmente ser usadas como uma ferramenta para medir distâncias cósmicas porque, à mesma distância, elas seriam exatamente iguais.

A imagem não anotada do Telescópio Espacial James Webb mostrando uma grande galáxia elíptica cercada por muitas galáxias menores semelhantes, incluindo o aglomerado de galáxias RX J2129 e superior direito. (Crédito da imagem: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Kelly)

Como uma lente gravitacional, o RX J2129 criou três imagens desta galáxia que não são iguais em tamanho, posição ou mesmo idade devido aos diferentes caminhos que a luz da galáxia de fundo segue e, portanto, aos diferentes tempos em que chega ao James Webb .

A luz que segue o caminho mais longo mostra a galáxia de fundo em sua idade mais antiga e no momento em que sua supernova ainda estava ocorrendo. A próxima imagem do segundo caminho mais longo mostra a galáxia apenas 320 dias depois, e a última com o caminho mais curto da luz 1.000 dias depois da primeira. Em ambas as imagens posteriores, a supernova AT 2022riv já desapareceu de vista.

Também aparecem no canto superior direito da imagem vários objetos de fundo que, devido ao efeito de distorção das lentes gravitacionais, aparecem como arcos concêntricos de luz. 

As observações foram feitas pelo James Webb usando sua Near-InfraRed Camera (NIRSpec) que foi capaz de medir o brilho de AT 2022riv, uma supernova muito distante e, portanto, precoce. O poderoso telescópio espacial também realizou espectroscopia na luz do evento, o que deve permitir que esta supernova distante seja comparada com supernovas Tipo Ia que ocorreram mais recentemente no universo local.

Essa comparação poderia ser usada para testar a precisão do uso dessas supernovas ao medir distâncias, verificando assim os resultados de uma das ferramentas mais úteis da astronomia.

Fonte: space.com