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Supernova pode revelar taxa da expansão do universo, mas só em 2035

Por| Editado por Patricia Gnipper | 27 de Dezembro de 2023 às 09h14

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NASA/ESA/CSA/STScI/Justin Pierel/Andrew Newman
NASA/ESA/CSA/STScI/Justin Pierel/Andrew Newman

O telescópio James Webb encontrou uma supernova que poderia resolver a tensão de Hubble, isto é, determinar de uma vez por todas a taxa de expansão do universo. No entanto, teremos que esperar por uma luz que só chegará à Terra em 2035.

Localizada em MRG-M0138, uma galáxia a 10 bilhões de anos-luz de distância da Terra, a supernova pertence à classe Ia. Isso significa que se trata de algo conhecido como estrela variável cataclísmica, resultado da explosão de uma anã branca.

A descoberta só foi possível porque a luz da galáxia MRG-M0138 foi ampliada por uma lente gravitacional, formada por um aglomerado de galáxias a cerca de 4 bilhões de anos-luz de distância de nós.

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Lentes gravitacionais surgem quando um objeto muito massivo (como aglomerados de galáxias) está posicionado entre a Terra e uma fonte luminosa de fundo (como galáxias distantes). A luz dessa fonte então é “forçada” a percorrer um caminho distorcido pelo objeto massivo e acaba sendo ampliada — assim como ocorre quando olhamos em uma lupa.

No caso da MRG-M0138, sua imagem foi ampliada pela lente formada pelo aglomerado J0138.0-2155MRG-M0138. O fenômeno também resultou em uma multiplicação dessa imagem em cinco vezes e na descoberta de uma supernova Tipo Ia chamada Requiem, em 2016, pelo telescópio Hubble.

Agora, o telescópio James Webb detectou nessa mesma galáxia a segunda supernova, apelidada de "Encore". Isso faz da MRG-M0138 a galáxia mais distante já vista com duas supernovas do Tipo Ia, além de colocá-la no centro das atenções dos cosmólogos. O motivo: os dois objetos podem ajudar a determinar a constante de Hubble.

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Considerado um dos maiores problemas da astronomia moderna, a constante de Hubble é o número que descreve a taxa da expansão acelerada do universo. Os astrônomos ainda não puderam determinar a constante com precisão porque os diferentes métodos de medição — todos teoricamente corretos — obtêm resultados distintos.

Segundo os pesquisadores que participaram da descoberta da Encore, as múltiplas imagens do mesmo objeto formadas pela lente gravitacional podem ser cruciais para resolver a constante de Hubble. É que as supernovas têm uma luminosidade máxima padrão, que por sua vez revelam suas distâncias exatas.

Os autores comparam a técnica de observação de supernovas em lentes gravitacionais com “vários trens que saem de uma estação ao mesmo tempo, todos viajando na mesma velocidade e com destino ao mesmo local. Cada trem segue uma rota diferente e, devido às diferenças na duração da viagem e no terreno, os trens não chegam ao destino ao mesmo tempo”.

“Da mesma forma”, eles completam, “imagens de supernovas com lentes gravitacionais aparecem aos astrônomos ao longo de dias, semanas ou até anos. Ao medir as diferenças nos tempos em que as imagens das supernovas aparecem, podemos medir a história da taxa de expansão do universo”.

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Como essas supernovas com imagens multiplicadas por lentes gravitacionais são extremamente raras (menos de uma dúzia foram detectadas até agora), a técnica ainda não pode ser usada para determinar a constante de Hubble. Entretanto, a nova descoberta pode mudar essa história, já que, agora, são duas supernovas em uma galáxia multiplicada cinco vezes.

O problema é que, embora as imagens multiplicadas das duas supernovas já tenham sido obtidas, um dos caminhos da luz (ou linhas de trens, na analogia acima) pode ser muito mais comprido. O motivo é que o aglomerado J0138.0-2155MRG-M0138 possui uma grande quantidade de matéria escura, cuja gravidade também forma um desses vários caminhos.

A previsão é que a luz que está percorrendo esse caminho mais longo chegará apenas na década de 2030, caso o modelo de distribuição da matéria escura no aglomerado J0138.0-2155MRG-M0138 esteja correto. "As observações infravermelhas por volta de 2035 mostrarão o último suspiro [do brilho das supernovas] e fornecerão uma medição nova e precisa da constante de Hubble", disseram os autores.

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Fonte: STScI