Os cientistas sabem há quase um século que o Universo está a expandir-se, mas a taxa exacta dessa expansão ainda é incerta. Este debate contínuo questionou até o Modelo Padrão da cosmologia. Agora, investigadores da Universidade Técnica de Munique (TUM), da Universidade Ludwig Maximilians (LMU) e do Instituto Max Planck MPA e MPE identificaram e analisaram um tipo extremamente raro de supernova que pode fornecer uma forma nova e independente de medir a rapidez com que o Universo se está a expandir.
O objeto no centro desta descoberta é uma supernova extremamente luminosa a cerca de 10 mil milhões de anos-luz de distância. Torna-se muito mais brilhante do que as explosões estelares normais. O que o torna particularmente notável é a forma como aparece no céu. Em vez de um único ponto de luz, mostra cinco barras separadas, criando uma fascinante exibição cósmica devido às lentes gravitacionais.
À medida que a luz da supernova viaja em direção à Terra, ela passa por duas galáxias à sua frente. Sua gravidade curva a luz e a envia por vários caminhos. Como cada comprimento de caminho é ligeiramente diferente, a luz de cada imagem chega em momentos diferentes. Medindo cuidadosamente esses atrasos, os cientistas podem calcular a atual taxa de expansão do universo, conhecida como constante de Hubble.
Sherry Suyu, professor associado de cosmologia observacional na TUM e membro do Instituto Max Planck de Astrofísica, explica: “Nós apelidamos esta supernova de SN Winy, inspirado em sua designação oficial SN 2025wny. Este é um evento extremamente raro que pode desempenhar um papel importante em nossa compreensão das coedições. Supernovas superluminosas perfeitamente alinhadas com uma lente gravitacional adequada são uma em um milhão. Menos de uma Passamos seis anos procurando por um evento que compilasse uma lista de lentes gravitacionais promissoras e, em agosto de 2025, SN Wini combinou exatamente com uma delas.”
Imagens de alta resolução revelam um sistema único
Supernovas com lentes gravitacionais são extremamente incomuns, o que significa que apenas um pequeno número dessas medições já foi feito. A sua fiabilidade depende em grande parte da precisão com que os cientistas conseguem determinar as massas das galáxias que curvam a luz, uma vez que essas massas controlam a força do efeito de lente.
Para melhorar essas medições, os pesquisadores do MPE e da LMU usaram o Grande Telescópio Binocular no Arizona, EUA. Com dois espelhos de 8,4 metros e um sistema de óptica adaptativa que reduz a distorção atmosférica, o telescópio produziu as primeiras imagens coloridas de alta resolução do sistema.
A imagem mostra duas galáxias em lente no centro, rodeadas por cinco pontos de luz azuis que representam múltiplas imagens da supernova. Esta configuração é incomum, uma vez que a maioria dos sistemas similares produzem apenas duas ou quatro imagens. Ao analisar as posições de todas as cinco imagens, os membros da equipa júnior Alan Schoenfurth (TUM) e Leon Acker (LMU) criaram o primeiro modelo detalhado de como a massa é distribuída nas galáxias em lente.
“Até agora, a maioria das supernovas com lentes foram ampliadas por enormes aglomerados de galáxias, cujas distribuições de massa são complexas e difíceis de modelar”, diz Alan Schoenfurth. “SN Winnie, no entanto, é observada por apenas duas galáxias separadas. Encontramos uma distribuição geral suave e regular de luz e massa para estas galáxias, sugerindo que, apesar da sua aparente proximidade, ainda não colidiram no passado. A simplicidade geral do sistema oferece uma excelente oportunidade para medir as elevadas taxas de expansão do Universo.”
Dois métodos, dois resultados muito diferentes
Atualmente, os astrônomos contam com dois métodos principais para medir a constante de Hubble, mas eles discordam entre si. Essa diferença é conhecida como atração do Hubble.
Um método concentra-se em galáxias próximas e produz medições de distância passo a passo, como subir uma escada. Como cada degrau depende do anterior, esse método é chamado de escada de distância cósmica. Utiliza objetos com luminosidades conhecidas para estimar distâncias e depois compara essas distâncias para determinar a rapidez com que as galáxias se movem. Porém, por envolver muitas etapas de calibração, pequenas incertezas podem se acumular e afetar o resultado final.
O segundo método analisa o universo primitivo, estudando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a fraca radiação que sobrou do Big Bang. Usando modelos de como o universo evoluiu, os cientistas podem calcular a taxa atual de expansão. Embora este método seja altamente preciso, baseia-se fortemente em suposições sobre a história do universo, que ainda estão a ser testadas e debatidas.
Um novo método de uma etapa para medir a constante de Hubble
Uma terceira estratégia está emergindo agora, baseada em supernovas com lentes gravitacionais, como SN Wini. Stephan Taubenberger, um membro-chave da equipa do Professor Suu e autor principal do estudo de detecção de supernovas, explicou que medir o atraso de tempo entre múltiplas imagens, combinado com o conhecimento da massa da galáxia lente, permite aos cientistas determinar directamente a constante de Hubble: “Ao contrário do método cosmológico, algumas destas distâncias são completamente diferentes com a distância. A incerteza sistemática.”
Astrônomos de todo o mundo estão observando SN Winnie usando telescópios terrestres e espaciais. Espera-se que estas observações forneçam novos dados importantes que poderão ajudar a resolver divergências de longa data sobre a rapidez com que o Universo se está a expandir.
