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Uma supernova distante cuja luz foi ampliada e triplicada pela gravidade pode ser a chave para descobrir a taxa de expansão do Universo.
Chama-se SN H0pe, uma mancha distorcida de luz descoberta em dados recolhidos pelo Telescópio Espacial James Webb, de uma galáxia cuja luz viajou durante pouco mais de 10 mil milhões de anos para chegar até nós.
Esta é a segunda supernova mais distante já observada. E é uma supernova do Tipo Ia – cujo brilho é usado para medir a rapidez com que o Universo se está a expandir.
Só isso não é o motivo pelo qual o H0pe é tão emocionante. A forma como a sua luz é triplicada pela gravidade causou um atraso entre as imagens da supernova – o que significa que pode ajudar os cientistas a resolver um dos maiores mistérios da cosmologia: a rapidez com que o Universo se está a expandir, uma taxa conhecida como Constante de Hubble , ou H0.
Um artigo descrevendo a descoberta foi submetido ao The Astrophysical Journal e está atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv .
“Apresentamos aqui uma visão geral dos resultados científicos iniciais nas imagens combinadas JWST PEARLS e DDT e observações espectroscópicas no campo do cluster G165 e da descoberta do SN, que é apelidado de ‘SN H0pe’ por seu potencial para medir os atrasos de tempo entre as imagens e, a partir disso, um valor para a constante de Hubble”, escreve uma equipe internacional liderada pela cosmóloga Brenda Frye, da Universidade do Arizona.
Existem duas metodologias principais usadas para calculá-lo. A primeira, conhecida como régua padrão, normalmente retorna uma taxa de expansão de cerca de 67 quilômetros por segundo por megaparsec. A segunda opção de método, descrita como velas padrão, fornece cerca de 73 quilômetros por segundo por megaparsec.
As réguas padrão incluem a luz restante do Big Bang na radiação cósmica de fundo em micro-ondas ou ondas acústicas congeladas no tempo, conhecidas como oscilações acústicas bariônicas.
Velas padrão são objetos com brilho intrínseco conhecido, como supernovas do Tipo Ia, ou estrelas variáveis Cefeidas . Se você souber o quão intrinsecamente brilhante algo é, poderá calcular a que distância ele está; e as supernovas do Tipo Ia atingem o pico com a mesma luminosidade intrínseca conhecida .
O problema é que, além de uma certa distância de viagem da luz, pequenos objetos como estrelas individuais e até supernovas são muito difíceis de ver, o que torna as velas padrão uma ferramenta pobre para medir a taxa de expansão do Universo distante. Mas há uma exceção a esta regra geral: uma lente gravitacional.
Isto é criado por uma massa significativamente robusta o suficiente para induzir uma curvatura significativa do espaço-tempo. Pense em uma bola de boliche em uma cama elástica; a tigela de boliche é a massa, o tapete do trampolim é o espaço-tempo.
Agora, os cientistas falam há décadas sobre a possibilidade de usar a luz das lentes gravitacionais como meio de medir a constante de Hubble . Isso porque, devido à forma como o espaço-tempo se curva, algumas das imagens podem demorar mais para viajar pelo espaço, o que significa que imagens multiplicadas podem exibir a luz da fonte conforme ela apareceu em momentos diferentes .
Se a luz vier de uma vela padrão, como uma supernova Tipo Ia, isso deverá ser mais fácil de calcular do que, digamos, a luz de uma galáxia . Só foi descoberta uma supernova mais distante que H0pe, e ela não foi fotografada; SN Wilson foi descoberto observando uma galáxia que aumentava e diminuía de brilho, consistente com uma supernova.
Ainda não temos esses cálculos. Este artigo é apenas o primeiro de muitos que parecem ser. Artigos futuros explorarão em detalhes a espectroscopia que confirmou a identificação de uma H0pe como uma supernova Tipo Ia, medições fotométricas do atraso de tempo, modelos da lente e outras análises.
FONTES:
https://www.sciencealert.com/10-billion-years-ago-a-star-exploded-it-could-save-cosmology
https://browse.arxiv.org/pdf/2309.07326.pdf
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