Os astrónomos captaram uma imagem bizarra de uma supernova, a poderosa explosão de uma estrela, cuja luz foi tão distorcida pela gravidade de uma galáxia, que aparece como múltiplas imagens no céu. Este efeito, conhecido como lente gravitacional, ocorre quando a gravidade de um objeto denso distorce e aumenta a luz de um objeto por trás dele.

Uma equipa liderada por Ariel Goobar, do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo, descobriu que a invulgar supernova de Tipo Ia, designada "SN Zwicky", sofreu um efeito quádruplo de lente, o que significa que quatro imagens da mesma supernova podiam ser vistas da Terra.

Os resultados, que incluem observações do Observatório W. M. Keck em Maunakea, no Hawaii, foram publicados na revista Nature Astronomy.

Poucas semanas depois de detetar a supernova no ZTF (Zwicky Transient Facility), no Observatório Palomar, Goobar e a sua equipa usaram o instrumento NIRC2 (Near-Infrared Camera 2) do Observatório Keck, emparelhado com o seu sistema de ótica adaptativa, e resolveram com sucesso SN Zwicky, revelando que a lente da supernova era suficientemente forte para ter criado múltiplas imagens do mesmo objeto.

"Eu estava a observar nessa noite e fiquei absolutamente espantado quando vi a imagem da lente de SN Zwicky", diz Christoffer Fremling, um astrónomo do COO (Caltech Optical Observatory) que lidera o levantamento ZTF de supernovas, chamado BTS (Bright Transient Survey). "Captamos e classificamos milhares de transientes com o Bright Transient Survey, o que nos dá uma capacidade única para encontrar fenómenos muito raros como SN Zwicky."

"Com o ZTF, temos a capacidade única de apanhar e classificar supernovas quase em tempo real. Notámos que SN Zwicky era mais brilhante do que deveria ser, dada a sua distância, e rapidamente percebemos que estávamos a ver um fenómeno muito raro chamado lente gravitacional forte", diz Goobar, autor principal do estudo e diretor do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo. "Estes objetos que sofrem efeito de lente gravitacional podem ajudar-nos a sondar de forma única a quantidade e distribuição de matéria no núcleo interno das galáxias."

Também foram utilizados neste estudo o VLT (Very Large Telescope), o Telescópio Espacial Hubble da NASA, o Telescópio Hobby-Eberly, o Telescópio Liverpool e o NOT (Nordic Optical Telescope).

Tal como previsto por Albert Einstein há mais de um século, a luz de um objeto cósmico que encontra um objeto denso no seu caminho até nós pode sofrer o efeito de lente gravitacional. O objeto denso atua como uma lente que pode dobrar e focar a luz. Dependendo da densidade da lente e da distância até nós, este efeito de deformação pode variar em intensidade. Com lentes fortes, a luz do objeto cósmico é tão distorcida que é ampliada e dividida em várias cópias da mesma imagem.

Imagens de SN Zwicky captadas com o ZTF (em segundo plano), com o VLT (em cima à esquerda) e com o Observatório W. M. Keck (em cima à direita). O poder de resolução do instrumento NIRC2 do Observatório Keck e o sistema de ótica adaptativa revelaram que a supernova invulgarmente brilhante consistia em quatro imagens, da mesma explosão, criadas por lentes gravitacionais extremas. Crédito: J. Johansson

Os astrónomos têm observado a curvatura gravitacional da luz desde 1919, poucos anos depois de Einstein ter desenvolvido a teoria, mas a natureza transiente das supernovas torna eventos como SN Zwicky, também conhecida como SN 2022qmx, muito difíceis de detetar. De facto, embora os cientistas já tenham detetado muitas vezes imagens duplicadas de objetos distantes chamados quasares, apenas foram encontradas algumas supernovas duplicadas devido às lentes gravitacionais. Um exemplo clássico, chamado iPTF16geu, foi descoberto pela iPTF (intermediate Palomar Transient Factory), antecessora do ZTF.

"SN Zwicky é o sistema de lentes gravitacionais resolvidas mais pequeno já encontrado com telescópios óticos. iPTF16geu era um sistema mais largo, mas com uma ampliação maior", diz Goobar.

SN Zwicky é o que é conhecido como uma supernova do Tipo Ia. Trata-se de estrelas moribundas que terminam as suas vidas com um espetáculo de luz que tem sempre o mesmo brilho de evento para evento. Esta propriedade única foi usada para revelar a expansão acelerada do nosso Universo em 1998, devido a um fenómeno ainda desconhecido chamado energia escura.

"As supernovas do Tipo Ia, com lentes fortes, permitem-nos ver mais longe no tempo porque estão ampliadas. A observação de mais supernovas dar-nos-á uma oportunidade sem precedentes de explorar a natureza da energia escura", afirma Joel Johansson, pós-doutorado na Universidade de Estocolmo e coautor do estudo.

"Quais são os componentes em falta necessários para modelar a história da expansão do Universo? O que é a matéria escura que constitui a grande maioria da massa das galáxias? À medida que formos descobrindo mais 'SN Zwickys' com o ZTF e com o futuro Observatório Vera Rubin, teremos mais uma ferramenta para desvendar os mistérios do Universo e encontrar respostas", afirma Goobar.

// Observatório W. M. Keck (comunicado de imprensa)
// Universidade de Estocolmo (comunicado de imprensa)
// Caltech (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)
// Artigo científico (arXiv.org)

Quer saber mais?

Notícias relacionadas:
SPACE.com
ScienceDaily
Forbes
Ars Technica

SN Zwicky (ou SN 2022qmx):
Transient Name Server

Supernovas:
Wikipedia 
Tipo Ia (Wikipedia)

Lentes gravitacionais:
Wikipedia
Lente gravitacional forte (Wikipedia)

Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia

BTS (Bright Transient Survey):
Caltech

ZTF:
Caltech
ipac
Wikipedia