Como resultado de um fenómeno chamado lente gravitacional, três momentos diferentes numa distante explosão de supernova foram capturados num único instantâneo pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. A luz da supernova, que se encontrava atrás do enxame de galáxias Abell 370, foi multiplicada pela imensa gravidade do enxame. Esta luz percorreu três percursos diferentes através da lente cósmica do enxame massivo. Os três percursos tinham três comprimentos diferentes, por isso quando a luz chegou ao Hubble (no mesmo dia em dezembro de 2010), a supernova apareceu em três fases diferentes da sua evolução.
O painel esquerdo mostra a porção de Abell 370 onde apareceram as múltiplas imagens da supernova. O painel A, uma composição de observações Hubble de 2011 a 2016, mostra as localizações da galáxia hospedeira com imagens múltiplas depois da supernova ter desaparecido. O painel B, uma imagem Hubble de dezembro de 2010, mostra as três imagens da galáxia hospedeira e da supernova em diferentes fases da sua evolução. O painel C, que subtrai a imagem no painel B da imagem no painel A, mostra três faces diferentes da supernova em evolução. Utilizando um processo de subtração de imagem semelhante para múltiplos filtros de dados, o painel D mostra as diferentes cores da supernova em três fases diferentes da sua evolução.
Crédito: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields (ver aqui versão não legendada)

Uma equipa internacional de investigação liderada pela Universidade de Minnesota mediu a dimensão de uma estrela que explodiu há mais de 11 mil milhões de anos. Imagens detalhadas mostram o arrefecimento da estrela em explosão e podem ajudar os cientistas a aprender mais sobre as estrelas e galáxias presentes no início do Universo.

O artigo científico foi publicado na revista Nature.

"Este é o primeiro olhar detalhado sobre uma supernova numa fase muito precoce da evolução do Universo", disse Patrick Kelly, coautor do artigo e professor associado na Faculdade de Ciências e Engenharia. "É muito emocionante porque podemos aprender detalhes sobre uma estrela individual quando o Universo tinha menos de um-quinto da sua idade atual, e começar a compreender se as estrelas que existiam há milhares de milhões de anos são diferentes das que se encontram nas proximidades".

A supergigante vermelha em questão era cerca de 500 vezes maior do que o Sol, e está localizada cerca de 60 vezes mais longe do que qualquer outra supernova observada com este detalhe.

Usando dados do Telescópio Espacial Hubble e do LBT (Large Binocular Telescope), os investigadores foram capazes de identificar múltiplas imagens detalhadas da supergigante vermelha devido a um fenómeno chamado lente gravitacional, onde a massa, tal como a de uma galáxia, dobra a luz. Isto amplia a luz emitida pela estrela.

"A lente gravitacional funciona como uma lupa natural e multiplica o poder do Hubble por um factor de oito", disse Kelly. "As imagens que capturámos mostram como a supernova era em diferentes idades, separadas por vários dias. Vemos a supernova a arrefecer rapidamente, o que nos permite basicamente reconstruir o que aconteceu e estudar como a supernova arrefeceu nos seus primeiros dias com apenas um conjunto de imagens. Isto permite-nos ver uma repetição de uma supernova".

Os investigadores combinaram esta descoberta com outra das descobertas de uma supernova por Kelly, em 2014, para estimar quantas estrelas estavam a explodir quando o Universo tinha apenas uma pequena fração da sua idade atual. Descobriram que haviam provavelmente muito mais supernovas do que se pensava anteriormente.

"As supernovas de colapso do núcleo marcam a morte de estrelas massivas e de curta duração. O número de supernovas de colapso do núcleo que detetamos pode ser usado para compreender quantas estrelas massivas foram formadas em galáxias quando o Universo era muito mais jovem", disse Wenlei Chen, primeiro autor do artigo científico e investigador pós-doutorado da mesma Faculdade da Universidade de Minnesota.

Através do fenómeno de lente gravitacional, o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA capturou três momentos diferentes na explosão de uma supernova muito distante - tudo numa só imagem! Neste caso, a imensa gravidade do enxame de galáxias Abell 370 atuou como uma lente cósmica, dobrando e ampliando a luz da supernova mais distante localizada atrás do enxame. A distorção também produziu múltiplas imagens da explosão ao longo de diferentes períodos de tempo que chegaram todos ao Hubble simultaneamente.
A caixa superior mostra uma porção de Abell 370. A inserção marca a área onde a supernova mais distante foi multiplicada pela lente. A imagem inferior é uma versão ampliada desta área com os percursos da luz marcados para as três imagens da supernova. O lado direito da imagem de baixo mostra a galáxia distante na qual a supernova explodiu. As linhas mostram como a luz viajou através da lente gravitacional, com algumas das luzes a percorrer percursos mais longos através de "vales" de espaço dobrado. A deformação produziu três imagens da explosão ao longo de diferentes períodos de tempo que chegaram todas ao Hubble simultaneamente.
Crédito: NASA, ESA, A. Pagan (STScI)

// Universidade de Minesota (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)

Saiba mais

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PHYSORG
New Scientist
ScienceDaily

Supergigante vermelha:
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Supernova:
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Lentes gravitacionais:
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Abell 370:
Wikipedia

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

LBT (Large Binocular Telescope):
LBTO
Wikipedia