Astrônomos veem a mesma supernova quatro vezes graças a uma lente gravitacional

Medir distâncias cósmicas é um desafio, e os astrônomos contam com vários métodos e ferramentas para fazê-lo – coletivamente referidos como a Escada de Distância Cósmica.

Uma lente gravitacional causada por uma galáxia em primeiro plano que leva a uma "Cruz de Einstein". Crédito: NASA/ESA/STScI 

Uma ferramenta particularmente crucial são as supernovas do Tipo Ia, que ocorrem em sistemas binários onde uma estrela (uma anã branca) consome matéria de uma companheira (muitas vezes uma gigante vermelha) até atingir o limite de Chandrasekhar e colapsar sob sua própria massa. À medida que essas estrelas sopram de suas camadas externas em uma explosão massiva, elas temporariamente ofuscam tudo o que está ao fundo.

Em um estudo recente, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Ariel Goobar, do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo, descobriu uma supernova incomum do Tipo Ia, SN Zwicky (SN 2022qmx). Em uma reviravolta incomum, a equipe observou uma "Cruz de Einstein", um fenômeno incomum previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein, onde a presença de uma lente gravitacional em primeiro plano amplifica a luz de um objeto distante. 

Esta foi uma grande conquista para a equipe, pois envolveu a observação de dois eventos astronômicos muito raros que coincidiram.

A equipe foi composta por vários pesquisadores do Centro Oskar Klein, do Instituto Kavli de Cosmologia, do Centro Cahill de Astrofísica, do Centro de Análise e Processamento de Infravermelho (IPAC), da École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), do Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA), do Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, da NASA Goddard, o Space Telescope Science Institute (STScI) e várias universidades. Seu artigo de pesquisa que descreve suas descobertas apareceu recentemente na Nature Astronomy.

A detecção inicial foi feita usando o Zwicky Transient Facility no Observatório Palomar, na Califórnia. Esta instalação foi nomeada em homenagem a Fritz Zwicky, o astrônomo que teorizou pela primeira vez a existência da Matéria Escura na década de 1930. Algumas semanas depois, a equipe o observou com a óptica adaptativa (AO) no Observatório W.M. Keck, no topo de Maunakea, no Havaí, e o Very Large Telescope (VLT), no Observatório do Paranal, no Chile. Com base no brilho observado, Goobar e seus colegas levantaram a hipótese de que estavam observando um forte efeito de lente.

Essas observações de acompanhamento e imagens adquiridas pelo Telescópio Espacial Hubble confirmaram essa teoria, mostrando que o efeito de lente de múltiplas imagens resultou de uma galáxia em primeiro plano que ampliou a supernova 25 vezes! Esta descoberta fortuita apresenta inúmeras oportunidades para os astrônomos, incluindo a capacidade de estudar SN Zwicky em maiores detalhes e investigar mais profundamente os mistérios das lentes gravitacionais. Como Goobar explicou em um comunicado de imprensa da Universidade de Estocolmo: 

"A descoberta do SN Zwicky não apenas mostra as capacidades notáveis dos instrumentos astronômicos modernos, mas também representa um passo significativo em nossa busca para entender as forças fundamentais que moldam nosso universo."

As implicações disso vão além desses dois fenômenos, no entanto. O estudo das supernovas do Tipo Ia levou os astrônomos à percepção de que o cosmos está se expandindo em uma taxa acelerada. Essa descoberta rendeu à equipe de descoberta o Prêmio Nobel de Física de 2011, que foi dividido entre Saul Perlmutter (The Supernova Cosmology Project), e em conjunto entre Brian P. Schmidt e Adam G. Reiss (The High-z Supernova Search Team). 

Portanto, as observações do SN Zwicky podem ajudar os astrônomos a desvendar o mistério do que está impulsionando essa expansão acelerada.

"A ampliação extrema do SN Zwicky nos dá uma chance sem precedentes de estudar as propriedades de explosões distantes de supernovas do Tipo Ia, que precisamos quando as usamos para explorar a natureza da energia escura", disse Joel Johansson, pós-doutorando na Universidade de Estocolmo e coautor do estudo. 

Além disso, também pode ajudar os astrônomos a retirar o véu sobre a Matéria Escura e informar teorias sobre como o Universo terminará (ou seja, Big Crunch, Big Rip, Morte por Calor, etc.)

Fonte: universetoday.com