Os astrónomos podem estar cada vez mais perto de compreender um dos maiores mistérios da cosmologia: a energia escura, a força desconhecida que se acredita estar a impulsionar a expansão acelerada do Universo.
Acredita-se que a energia escura represente cerca de 68% do universo. Apesar do seu enorme impacto, os cientistas ainda não sabem o que é ou exatamente como molda o crescimento cósmico.
Agora, os investigadores identificaram uma supernova invulgar no Universo primitivo que poderá fornecer uma nova pista valiosa. A luz desta poderosa explosão tem viajado em direção à Terra há mais de 10 mil milhões de anos. O evento foi extraordinariamente brilhante e a sua luz foi amplificada pela gravidade de uma galáxia ao longo da linha de visão, tornando a explosão distante ainda mais brilhante.
“Ninguém tinha encontrado uma supernova como esta antes, e a natureza do sistema significa que poderá ajudar a resolver alguns dos grandes problemas da astrofísica, tais como a natureza das forças que impulsionam a expansão do Universo,” explica o Dr. Daniel Perley, leitor de astrofísica na Universidade John Moores de Liverpool.
A gravidade divide a luz em várias imagens
Uma galáxia localizada diretamente entre a Terra e uma supernova distante desempenhou um papel importante na descoberta. Sua atração gravitacional desvia a luz da explosão em nossa direção.
“Vemos a luz destas supernovas distantes divididas em múltiplas imagens, que chamamos de ‘lentes gravitacionais'”, explica Jacob Wise, um estudante de doutoramento no Instituto de Investigação em Astrofísica, que foi o primeiro a reconhecer a importância do fenómeno.
Diferentes caminhos de luz no mundo
“Quando a luz é ‘lente’, os diferentes caminhos que a luz percorre para chegar à Terra não têm todos o mesmo comprimento, por isso a luz leva mais tempo para chegar até nós, pois viaja por caminhos diferentes.”
Como uma supernova pode arder durante meses, os astrónomos podem observar múltiplas imagens da mesma explosão ao mesmo tempo. Cada imagem representa a supernova num momento ligeiramente diferente da sua evolução, à medida que a luz viaja ao longo de diferentes comprimentos de percurso.
“O que é interessante sobre isto é que a diferença de tempo entre as diferentes imagens depende da taxa de expansão do Universo”, acrescentou o Dr.
A equipe de pesquisa, trabalhando com colaboradores da Caltech, da Universidade de Estocolmo e de outras instituições ao redor do mundo, planeja medir esse atraso com alta precisão. Estas medições podem revelar a rapidez com que o Universo se está a expandir e fornecer informações sobre as forças responsáveis por acelerar essa expansão (energia escura).
Um potencial desempate na tensão do Hubble
Os astrônomos enfrentam atualmente um grande enigma sobre a taxa de expansão do universo. Diferentes métodos produzem valores conflitantes para a constante de Hubble, o número usado para descrever a rapidez com que o Universo está se expandindo.
Perley acredita que estas observações incomuns de supernovas podem ajudar a resolver a controvérsia.
Ele disse: “Os estudos do brilho posterior do Big Bang fornecem um número para a chamada constante de Hubble – uma medida da velocidade de expansão do Universo – enquanto os estudos de galáxias próximas fornecem um número diferente. Os astrónomos chamam-lhe tensão de Hubble. Assim, os estudos de supernovas com lentes podem indicar em qual destes dois números devemos confiar.”
Observatórios de todo o mundo participam neste estudo
O brilho da supernova permite aos astrónomos detectá-la mesmo a grandes distâncias, utilizando telescópios terrestres de tamanho médio. Estes incluem o Zwicky Transient Facility na Califórnia e o Telescópio Liverpool em La Palma.
(O primeiro telescópio a detectar uma supernova foi o Zwicky Transient Facility, na Califórnia, mas não conseguiu ver múltiplas imagens. O Telescópio Liverpool foi a primeira instalação a ver múltiplas imagens – e assim provar que tinha lentes gravitacionais.)
O objeto foi posteriormente estudado com mais detalhes usando alguns dos observatórios mais poderosos do mundo, incluindo o Telescópio Keck no Havaí, o Telescópio Espacial Hubble e o Telescópio Espacial James Webb.
Jacob acrescentou: “Os nossos colegas em Estocolmo notaram pela primeira vez a supernova, mas fomos nós que vimos que a luz estava curvada em múltiplas imagens.
“Todos os principais observatórios e telescópios espaciais do Hemisfério Norte estão olhando para ele, mas foi o Telescópio Liverpool, operado a partir do LJMU, que chegou lá primeiro”, disse Beam Wise.
O estudo, “Descoberta de SN 2025wny: uma supernova superluminosa com lentes fortemente gravitacionais em z = 2,01”, foi publicado na revista Cartas Astrofísicas e de autoria de Joel Johansson, Daniel A. Perley, Ariel Goobar, Jacob L. Wise, Yu-Jing Qin, Zoe McGrath, Steve Schulze, Cameron Lemon, Anjasha Gangopadhyay, Konstantinos Tsalapatas e 24 outros coautores.
