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HUBBLE OBSERVA PRIMEIRAS IMAGENS MÚLTIPLAS DE EXPLOSIVO INDICADOR DE DISTÂNCIA
25 de abril de 2017

 


Esta composição mostra a supernova do tipo Ia iPTF16geu, cuja luz é distorcida pelo efeito de lente gravitacional, vista através de diferentes telescópios. A imagem de fundo mostra uma vista de campo largo do céu noturno e foi captada pelo Observatório Palomar. A inserção mais à esquerda mostra observações com o SDSS (Sloan Digital Sky Survey). A inserção central foi obtida pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e mostra a galáxia "lente" SDSS J210415.89-062024.7. A inserção mais à direita foi também captada com o Hubble e realça as quatro imagens da explosão de supernova, em redor da galáxia "lente".
Crédito: ESA/Hubble, NASA, SDSS, Observatório Palomar/Instituto de Tecnologia da Califórnia
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Uma equipa de astrónomos usou o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA para, pela primeira vez, analisar imagens múltiplas de uma supernova do tipo Ia através de uma lente gravitacional. As quatro imagens da estrela explosiva serão usadas para medir a expansão do Universo. Isto pode ser feito sem quaisquer pressupostos teóricos acerca do modelo cosmológico, fornecendo pistas adicionais sobre quão rápido o Universo está realmente a expandir-se. Os resultados foram publicados na revista Science.

Uma equipa internacional, liderada por astrónomos da Universidade de Estocolmo, Suécia, descobriu uma distante supernova do tipo Ia, de nome iPTF16geu (observada inicialmente pela colaboração iPTF - intermediate Palomar Transient Factory -, um levantamento totalmente automatizado que fornece uma exploração sistemática do céu ótico). A luz levou 4,3 mil milhões de anos a viajar até à Terra. A luz desta supernova em particular foi distorcida e ampliada pelo efeito de lente gravitacional e dividida em quatro imagens separadas no céu (o efeito de lente gravitacional é um fenómeno que foi previsto por Albert Einstein em 1912. Ocorre quando um objeto massivo, situado entre uma distante fonte de luz e o observador, distorce e amplia a luz da fonte por trás. Permite com que os astrónomos observem objetos que, de outro modo, seriam demasiado ténues). As quatro imagens situam-se num círculo com um raio de apenas mais ou menos 3000 anos-luz em redor da galáxia "lente" em primeiro plano, uma das lentes gravitacionais mais pequenas descobertas até agora. A sua aparência assemelha-se à famosa supernova de Refsdal, que os astrónomos detetaram em 2015. Refsdal, no entanto, era uma supernova de colapso de núcleo.

As supernovas do tipo Ia têm sempre o mesmo brilho intrínseco, portanto, ao medir o quão brilhantes aparecem, os astrónomos podem determinar a sua distância. São conhecidas como "velas padrão". Estas supernovas já são usadas há décadas para medir distâncias no Universo e também foram usadas para descobrir a sua expansão acelerada e inferir a existência da energia escura. Agora, a supernova iPTF16geu permite com que os cientistas explorem novos territórios, testando as teorias da deformação do espaço-tempo às escalas extragalácticas mais pequenas de sempre.

"A aquisição, pela primeira vez, de imagens múltiplas de uma supernova vela padrão fortemente influenciada por uma lente gravitacional, é um grande avanço. Podemos medir a influência da gravidade sobre a luz com mais precisão que nunca e estudar escalas físicas que pareciam, até agora, fora do nosso alcance," comenta Ariel Goobar, professor do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo e autor principal do estudo.

A importância crítica do objeto significou que a equipa impeliu observações de acompanhamento da supernova menos de dois meses após a sua descoberta. Isso envolveu alguns dos principais telescópios do planeta, além do Hubble: o telescópio Keck em Mauna Kea, Hawaii e o VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile. Usando os dados recolhidos, a equipa determinou que o poder de ampliação da lente é 52. Devido à natureza vela padrão de iPTF16geu, é a primeira vez que esta medição foi feita sem quaisquer pressupostos anteriores sobre a forma da lente e sem parâmetros cosmológicos.

Atualmente, a equipa está no processo de medir com precisão quanto tempo demorou para a luz cá chegar para cada das quatro imagens da supernova. As diferenças nos tempos de chegada podem então ser usadas para calcular a constante de Hubble - o ritmo de expansão do Universo - com alta precisão (para cada imagem da supernova, a luz não é distorcida do mesmo modo. Isto resulta em diferentes tempos de viagem. O desfasamento máximo de tempo entre as quatro imagens está previsto em menos de 35 horas.) Isto é particularmente crucial tendo em conta a recente discrepância entre as medições do seu valor no Universo local e no Universo jovem.

Por mais importantes que as supernovas vistas através de lentes sejam para a cosmologia, é extremamente difícil encontrá-las. Não só a sua descoberta depende de um alinhamento muito particular e preciso de objetos no céu, como também são apenas visíveis durante um curto período de tempo. "A descoberta de iPTF16geu é realmente como encontrar uma agulha um pouco estranha num palheiro," comenta Rahman Amanullah, coautor e cientista da Universidade de Estocolmo. "Revela um pouco mais sobre o Universo, mas principalmente desencadeia uma série de novas questões científicas."

O estudo de mais supernovas similarmente observadas através de lentes gravitacionais ajudará a moldar a nossa compreensão de quão rápido o Universo está a expandir-se. As chances de encontrar tais supernovas vão melhorar com a instalação de novos telescópios automatizados no futuro próximo.

 


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A supernova iPTF16geu explodiu há cerca de 4,3 mil milhões de anos atrás. Só foi possível detetá-la graças a uma galáxia no plano da frente que agiu como "lente" e distorciu e ampliou a luz da explosão, tornando-a 50 vezes mais brilhante para observadores cá na Terra. Também fez com que a supernova aparecesse em quatro locais distintos no céu, em redor da galáxia no plano da frente.
Crédito: ESA/Hubble, NASA
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Os instrumentos de ótica adaptativa do Observatório W. M. Keck em Mauna Kea, Hawaii, foram capazes de resolver a explosão da supernova iPTF16geu em detalhe.
Crédito: ESA/Hubble, Observatório W. M. Keck
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Links:

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ESA (comunicado de imprensa)
Universidade de Estocolmo (comunicado de imprensa)
Berkeley Lab (comunicado de imprensa)
Caltech (comunicado de imprensa)
Artigo científico (arXiv.org)
Science
Hubblecast 70: Observando "cantos" cósmicos (HubbleESA via YouTube)
Esquema de uma lente gravitacional forte (HubbleESA via YouTube)
Astronomy
SPACE.com
EurekAlert!
COSMOS
PHYSORG
ScienceDaily
Popular Science

Lentes gravitacionais:
Wikipedia
Lente gravitacional forte (Wikipedia)
Lente gravitacional fraca (Wikipedia)

Supernovas:
Wikipedia 
Tipo Ia (Wikipedia)
NASA

Universo:
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Lei de Hubble (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)

Energia escura:
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Observatório W. M. Keck:
Página oficial
Wikipedia

SDSS:
Página oficial
Wikipedia

Intermediate Palomar Transient Factory:
Página oficial
Wikipedia

VLT:
Página oficial
Wikipedia

 
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