Quatro imagens de uma supernova distante

Quais são os pontos estranhos que cercam essa galáxia?

© Hubble (supernova Refsdal)

Eles constituem a imagem da mesma supernova. Pela primeira vez, de uma única explosão de supernova foi visto dividida em quatro imagens, devido às deflexões de lentes gravitacionais de massas intervenientes. Neste caso, as massas são do aglomerado de galáxias MACS J1149.6+2223, situado a uma distância de 5 bilhões de anos-luz na direção da constelação do Leão. O aglomerado de galáxias é muito denso e é dominado pela galáxia elíptica gigante no seu centro. A imagem caracterizada foi captada em 11 de novembro de 2014 pelo telescópio espacial Hubble em órbita da Terra, mostrando quatro pontos luminosos de uma mesma supernova que explodiu numa galáxia muito mais distante, a cerca de 9,3 bilhões de anos-luz, situada atrás do aglomerado. Os astrônomos a denominaram de supernova Refsdal em homenagem ao astrônomo norueguês Sjur Refsdal, que propôs pela primeira vez em 1964 o uso de imagens de retardo de tempo a partir de uma supernova para estudar a expansão do Universo.

A enorme concentração de massa no aglomerado de galáxias MACS J1149.6+2223 afeta a trajetória da luz proveniente de galáxias mais distantes que se situam atrás do aglomerado, quando vistas a partir da Terra. O aglomerado funciona como uma lente gravitacional, efeito predito por Albert Einstein, fazendo convergir para a Terra a trajetória de fótons que de outra forma nunca chegariam aqui. Tal como uma lente, o aglomerado também aumenta a intensidade da luz proveniente dessas fontes longínquas. A luz desta supernova, por exemplo, foi amplificada cerca de 20 vezes, quase 3,5 magnitudes, permitindo a sua detecção e estudo. As imagens múltiplas são dispostas ao redor da galáxia elíptica em um padrão em forma de cruz chamado de Cruz Einstein, um nome originalmente dado a um quasar, o núcleo brilhante de uma galáxia ativa, ampliado por lente gravitacional.

As observações complementadas com simulações em computador forneceram a estimativa de que uma única imagem da supernova deveria ter sido visível há cerca de 20 anos, onde a luz da supernova percorreu a trajetória mais curta dentro da lente. Um quinto ponto luminoso da supernova irá aparecer no aglomerado daqui a 5 anos, numa outra localização. Esta luz está percorrendo um caminho mais longo e se atrasará na sua viagem até à Terra.

Esta observação original vai ajudar os astrônomos a refinar suas estimativas da quantidade e distribuição de matéria escura na galáxia e no aglomerado funcionando como lente gravitacional. A matéria escura não pode ser vista diretamente, mas acredita-se que compõem a maior parte da massa do Universo.

Um artigo foi publicado na revista Science em uma edição especial comemorando o centenário da Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.

Fonte: Space Telescope Science Institute