CCVAlg – Astronomia Centro Ciência Viva do Algarve – Astronomia
Crédito: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI) e Andrew Newman (Instituto Carnegie)
Nota: este texto realça ciência em curso, que ainda não passou pelo processo de revisão por pares.
No passado mês de novembro, o Telescópio Espacial James Webb da NASA observou um enorme enxame de galáxias chamado MACS J0138.0-2155. Através de um efeito chamado lente gravitacional, previsto pela primeira vez por Albert Einstein, uma galáxia distante de nome MRG-M0138 aparece deformada pela poderosa gravidade do enxame de galáxias interveniente. Para além de deformar e ampliar a galáxia distante, o efeito de lente gravitacional causado pelo enxame MACS J0138 produz cinco imagens diferentes de MRG-M0138.
Em 2019, os astrónomos anunciaram a surpreendente descoberta de que uma explosão estelar, ou supernova, tinha ocorrido dentro de MRG-M0138, como se pode ver nas imagens do Telescópio Espacial Hubble da NASA tiradas em 2016. Quando um outro grupo de astrónomos examinou as imagens do Webb de 2023, ficou espantado ao descobrir que, sete anos mais tarde, a mesma galáxia albergava uma segunda supernova. Justin Pierel (bolseiro no STScI) e Andrew Newman (astrónomo nos Observatórios Carnegie) contam mais sobre esta primeira vez que foram encontradas duas supernovas numa mesma galáxia sob efeito de lente gravitacional.
“Quando uma supernova explode por trás de uma lente gravitacional, a sua luz chega à Terra por vários percursos diferentes. Podemos comparar esses percursos a vários comboios que saem de uma estação ao mesmo tempo, todos a viajar à mesma velocidade e com destino ao mesmo local. Cada comboio faz um percurso diferente e, devido às diferenças na duração da viagem e no terreno, os comboios não chegam ao seu destino ao mesmo tempo. Do mesmo modo, as imagens de supernovas que sofrem o efeito de lente gravitacional aparecem aos astrónomos ao longo de dias, semanas ou mesmo anos. Ao medir as diferenças nos tempos em que as imagens das supernovas aparecem, podemos medir a história do ritmo de expansão do Universo, conhecida como a constante de Hubble, que é um grande desafio na cosmologia atual. O problema é que estas supernovas com imagens múltiplas são extremamente raras: até agora foram detetadas menos de uma dúzia.
Direita: Em novembro de 2023, o Telescópio Espacial James Webb da NASA identificou uma segunda supernova com imagens múltiplas na mesma galáxia, utilizando o seu instrumento NIRCam (Near-Infrared Camera). Este é o primeiro sistema conhecido a produzir mais do que uma supernova com imagens múltiplas numa galáxia que sofre efeito de lente gravitacional.
Crédito: imagem do Hubble – NASA, ESA, STScI, Steve A. Rodney (Universidade da Carolina do Sul) e Gabriel Brammer (Cosmic Dawn Center/Instituto Niels Bohr/Universidade de Copenhaga); imagem do JWST – NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI) e Andrew Newman (Instituto Carnegie)
“Neste pequeno clube, a supernova de 2016 em MRG-M0138, chamada Requiem, destacou-se por várias razões. Em primeiro lugar, estava a 10 mil milhões de anos-luz de distância. Em segundo lugar, a supernova era provavelmente do mesmo tipo (Ia) que é usado como ‘vela padrão’ para medir distâncias cósmicas. Em terceiro lugar, os modelos previam que uma das imagens da supernova seria tão atrasada pelo seu trajeto através da gravidade extrema do enxame que só nos apareceria em meados da década de 2030. Infelizmente, como Requiem só foi descoberta em 2019, muito depois de ter desaparecido de vista, não foi possível reunir dados suficientes para medir a constante de Hubble nessa altura.
“Agora encontrámos uma segunda supernova na mesma galáxia que Requiem, a que chamamos Supernova Encore. Encore foi descoberta por acaso e estamos agora a seguir ativamente a supernova em curso com um programa discricionário do diretor, que é crítico em termos de tempo. Usando estas imagens do Webb, mediremos e confirmaremos a constante de Hubble com base nesta supernova de imagens múltiplas. A supernova Encore foi confirmada como sendo uma supernova do Tipo Ia, o que faz de Encore e de Requiem, de longe, o par mais distante de supernovas Tipo Ia alguma vez descoberto.
“As supernovas são normalmente imprevisíveis, mas neste caso sabemos quando e onde procurar para ver as aparições finais de Requiem e Encore. As observações infravermelhas, por volta de 2035, irão captar o seu último suspiro e fornecer uma nova e precisa medição da constante de Hubble.”
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Carnegie (comunicado de imprensa)
// NASA (blog)
Saiba mais:
Supernovas:
Wikipedia
Tipo Ia (Wikipedia)
Lentes gravitacionais:
Wikipedia
Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Lei de Hubble (Wikipedia)
Determinando a constante de Hubble (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)
Indicadores de distâncias cósmicas (Wikipedia)
“Escada” de distâncias cósmicas (Wikipedia)
JWST (Telescópio Espacial James Webb):
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STScI
STScI (website para o público)
ESA
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Programas DD-ERS do Webb (STScI)
Ciclo 2 GO do Webb (STScI)
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NIRCam (NASA)
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Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA
ESA
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STScI
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Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST
