O cluster da galáxia de titã amplia a luz de uma supernova distante e a divide em várias imagens

Ao longo dos séculos, as pessoas não hesitaram em fazer previsões sobre o futuro. No entanto, alguns deles deveriam ter mantido as suas projeções para si mesmos. O chefe de estado do Michigan Savings Bank, por exemplo, previu em 1903 que o corcel dominaria como o principal meio de transporte. O automóvel era simplesmente uma tendência, afirmou. O inovador Thomas Edison acreditava que todos os móveis do século XXI seriam construídos em aço, consistindo num berço de bebê. Assim como em 1946, o fabricante do filme Darryl Zanuck declarou que o novo meio de TV não duraria, já que ninguém quer ver as imagens numa caixa de madeira.

Essas previsões podem ter fracassado. No entanto, há uma previsão que pode marcar nos seus calendários. Por volta de 2037, um replay da morte de Supernova Requiem certamente aparecerá no espaço profundo.

A retransmissão é graças a uma grande coleção de galáxias que vive antes da supernova distante, cuja luz viajou por 10 bilhões de anos através do espaço para chegar à Terra. A gravidade efetiva do aglomerado substancial atua como uma grande lente zoom sagrada, distorcendo a luz, amplificando a supernova e dividindo-a em várias cópias. Três fotos espelhadas do Supernova Requiem foram encontradas pelo Telescópio Espacial Hubble, espalhadas num padrão de arco em toda a coleção. Cada foto é uma imagem da luz da supernova em momentos diferentes após o evento explosivo.

A nova exploração é o terceiro exemplo de uma supernova com imagens aumentadas para a qual os astrónomos podem medir o atraso nos tempos de chegada.

Se eles forem pacientes, eles descobrirão uma quarta duplicata da estrela descolada de 16 anos a partir de agora.

É um desafio fazer previsões, especialmente em astronomia. No entanto, existem algumas projeções das quais os astrónomos podem confiar, como o tempo dos próximos eclipses lunares e solares, bem como o retorno mecânico de alguns cometas.

Agora, olhando muito além do sistema solar, os astrónomos adicionaram uma forte previsão de um evento acontecendo nas profundezas do espaço intergaláctico: uma imagem de uma estrela-cadente conhecida como Supernova Requiem, que aparecerá por volta do ano 2037. Embora esta retransmissão certamente não será ser visível a olho nu, alguns futuros telescópios precisam identificá-lo.

Acontece que essa aparência futura certamente será a quarta visão conhecida da mesma supernova, amplificada, iluminada e também dividida em imagens diferentes por um aglomerado substancial de galáxias em primeiro plano imitando uma lente de zoom cósmico. Três fotos da supernova foram descobertas a partir de informações históricas tiradas em 2016 pelo telescópio espacial Hubble da NASA.

As imagens múltiplas são produzidas pela poderosa gravidade da coleção de galáxias de monstros, que distorce e multiplica a luz da supernova bem atrás dela, um efeito chamado lente gravitacional. Antecipado inicialmente por Albert Einstein, esse efeito é como uma lente de vidro que flexiona a luz para multiplicar a imagem de objetos distantes.

As imagens de supernova com três lentes, vistas como pequenos pontos gravados numa foto solitária do Hubble, representam a luz das consequências da explosão. Os pontos diferem em iluminação e sombra, o que significa três fases da explosão de desbotamento à medida que esfriava com o tempo.

“Esta novíssima descoberta é a terceira instância de um aumento de supernova com imagens para a qual podemos medir o atraso nos tempos de chegada”, explicou o pesquisador principal Steve Rodney, da Universidade da Carolina do Sul em Columbia. “É um dos mais distantes dos 3, assim como o atraso previsto é espantosamente longo. Poderemos voltar e ver também a chegada final, que prevemos certamente permanecerá em 2037, cerca de vários anos. ”

A luz que o Hubble capturou da coleção, MACS J0138.0-2155, levou cerca de 4 bilhões de anos para chegar à Terra. A luz do Supernova Requiem levou cerca de 10 bilhões de anos para a sua jornada, com base na distância da sua galáxia hospedeira.

A previsão do grupo do aparecimento de retorno da supernova é baseada em versões de computador da coleção, que descrevem os diferentes caminhos que a luz da supernova toma através do labirinto de matéria escura aglomerada no grupo estelar. A matéria escura é um produto indetetável que consiste na maior parte da matéria do espaço profundo e é o andaime no qual as galáxias e coleções de galáxias são construídas.

Cada imagem multiplicada segue uma rota variada através do aglomerado e também chega à Terra em vários momentos, devido, parcialmente, às diferenças no tamanho dos caminhos que a luz da supernova seguiu.

“Sempre que alguma luz passa perto de um objeto enorme, como uma galáxia ou coleção de galáxias, a deformação do espaço-tempo que a teoria da relatividade geral de Einstein nos diz estar presente para qualquer massa, retarda a viagem da luz em torno dessa massa”, afirmou Rodney.

Ele compara os vários caminhos da luz da supernova com vários comboios que saem de um terminal em simultâneo, todos viajando na mesma velocidade e com destino à mesma área, no entanto, cada comboio segue um curso diferente e o alcance de cada rota não é o mesmo. Eles não chegam aqui ao seu destino simultaneamente, visto que os comboios viajam por diferentes comprimentos de via em diferentes superfícies.

Além disso, a foto da supernova com lente prevista para aparecer em 2037 arrasta as outras fotos da mesma supernova, dado que a sua luz viaja em linha reta com o centro do aglomerado, onde reside a quantidade mais densa de matéria escura. A imensa massa da coleção flexiona a luz, criando um tempo morto mais longo. “Este é o último a aparecer porque é como o comboio que tem que ir fundo num vale e descer novamente. Esse é o tipo de viagem mais lenta em busca de luz”, explicou Rodney.

As imagens da supernova com lente foram descobertas em 2019 por Gabe Brammer, um co-autor do estudo no Cosmic Dawn Center do Niels Bohr Institute da Universidade de Copenhagen, na Dinamarca. Brammer detectou as fotos espelhadas da supernova enquanto avaliava galáxias remotas amplificadas por enormes aglomerados de galáxias em primeiro plano como parte de um programa em andamento do Hubble chamado REsolved QUIEscent Magnified Galaxies (REQUIEM).

Ele comparava novas informações do REQUIEM de 2019 com imagens de arquivo absorvidas em 2016 de outro programa de ciências do Hubble. Um pequeno ‘item’ vermelho nas informações de 2016 chamou a sua atenção, que ele inicialmente acreditou ser uma galáxia remota, no entanto, ele havia desaparecido nas fotos de 2019.

“Mas depois disso, numa avaliação mais aprofundada dos dados de 2016, percebi haver três coisas amplificadas, duas vermelhas e uma roxa”, esclareceu. “Cada uma das três coisas foi associada a uma imagem em lente de uma enorme galáxia remota. Rapidamente, recomendou-me que não era uma galáxia distante, no entanto, na verdade, uma fonte transitória neste sistema que havia descolorido de vista nas imagens de 2019 como uma lâmpada desligada. ”

Brammer fez parceria com Rodney para realizar uma análise adicional do sistema. As imagens da supernova com lente são configuradas num arco ao redor do núcleo do aglomerado. Eles aparecem como pequenos pontos próximos aos atributos manchados de laranja que se acredita serem os instantâneos multiplicados da galáxia hospedeira da supernova.

O co-autor do estudo de pesquisa Johan Richard, da Universidade de Lyon, na França, criou um mapa da quantidade de matéria escura na coleção, inferida das lentes que ela cria. O mapa revela os locais previstos de itens com lente. Esta supernova está prevista para aparecer novamente em 2042, mas será tão pálida que a equipa de pesquisa acredita que não será visível.

Capturar a repetição do evento eruptivo ajudará os astrónomos a determinar os atrasos de tempo entre todas as quatro imagens de supernova, que usarão pistas para o tipo de superfície de espaço deformado que a luz da estrela explodida teve que cobrir. Equipados com essas medidas, os cientistas podem ajustar os modelos que mapeiam a massa da coleção. Criar mapas precisos de matéria escura de enormes aglomerados de galáxias é outro método para os astrónomos determinarem o preço de expansão do universo e verificar a natureza energia escura, uma forma misteriosa de poder que antagoniza a gravidade e cria o cosmos para aumentar a um preço mais rápido.

Rodney esclareceu que esse método de retardo é útil porque é um método muito mais direto de determinar o preço de desenvolvimento do universo. “Esses longos atrasos são especialmente benéficos porque você pode obter uma medição excelente e precisa desse atraso se você for simplesmente uma pessoa e esperar anos, neste caso mais de uma década, para que a última imagem retorne”, disse ele. “É um curso totalmente independente para calcular o preço de expansão do espaço profundo. O valor real no futuro utilizará um exemplo maior destes para melhorar a precisão. ”

Localizar imagens de supernovas com lentes se tornará cada vez mais comum nos próximos 20 anos com o lançamento do Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA, bem como o início das operações no Observatório Vera C. Rubin. Ambos os telescópios irão, sem dúvida, observar grandes extensões dos céus, o que lhes permitirá identificar cargas de supernovas com imagens múltiplas.

Futuros telescópios, como o James Webb Space Telescope da NASA, também poderiam descobrir a luz da supernova Requiem em outras épocas da explosão. Os resultados do grupo certamente aparecerão no dia 13 de setembro na revista Nature Astronomy.

Publicado originalmente em Scitechdaily.com . Leia o artigo original.

Referência: “Uma supernova com lentes gravitacionais com um atraso de tempo observável de duas décadas” por Steven A. Rodney, Gabriel B. Brammer, Justin DR Pierel, Johan Richard, Sune Toft, Kyle F. O’Connor, Mohammad Akhshik e Katherine E. Whitaker, 13 de setembro de 2021,  Nature Astronomy .
DOI: 10.1038 / s41550-021-01450-9