Que tal quatro supernovas pelo preço de uma? Usando o Telescópio Espacial Hubble, o Dr. Patrick Kelly, da Universidade da Califórnia-Berkeley, juntamente com as equipes GLASS (Pesquisa Ampliada do Espaço Grism do Espaço) e Hubble Frontier Fields,descoberto uma supernova remota em quatro cópias de si mesma pela poderosa gravidade de um aglomerado de galáxias em primeiro plano. Apelidado de SN Refsdal, o objeto foi descoberto no rico aglomerado de galáxiasMACS J1149.6 + 2223 cinco bilhões de anos-luz da Terra na constelação de Leo. É a primeira supernova de múltiplas lentes descoberta e uma das miragens mais exóticas da natureza.
As lentes gravitacionais cresceram a partir de Einstein Teoria da relatividadeem que ele previu que objetos maciços dobrariam e deformariam o tecido de espaço-tempo. Quanto mais maciço o objeto, mais severa é a curvatura. Podemos imaginar isso imaginando uma criança de pé em um trampolim, seu peso pressionando uma covinha no tecido. Substitua a criança por um adulto de 200 libras e a superfície do trampolim afunda ainda mais.
Da mesma forma, o Sol massivo cria uma covinha profunda, mas invisível, no tecido do espaço-tempo. Os planetas sentem essa "curvatura do espaço" e literalmente rolam em direção ao Sol. Somente o movimento lateral ou o momento angular os impede de cair diretamente no inferno solar.
O espaço curvo criado por objetos maciços também curva os raios de luz. Einstein previu que a luz de uma estrela que passava perto do Sol ou de outro objeto maciço seguiria essa espaçonave curva invisível e seria desviada de um caminho reto. Com efeito, o objeto atua como uma lente, dobrando e redirecionando a luz da fonte distante para uma imagem mais brilhante ou para imagens múltiplas e distorcidas. Também conhecida como deflexão da luz das estrelas, hoje em dia chamamos de lente gravitacional.
Simulação de espaço-tempo distorcido em torno de um aglomerado de galáxias massivo ao longo do tempo
Acontece que existem muitas dessas lentes gravitacionais na forma de grandes aglomerados de galáxias. Eles contêm matéria regular, bem como vastas quantidades da matéria escura ainda misteriosa que compõe 96% do material do universo. Aglomerados de galáxias ricas agem como telescópios - sua enorme massa e poderosa gravidade ampliam e intensificam a luz das galáxias bilhões de anos-luz além, tornando visível o que de outra forma nunca seria visto.
Vamos voltar para SN Refsdal, nomeado para Sjur Refsdal, um astrofísico norueguês que fez um trabalho inicial no campo das lentes gravitacionais. Uma galáxia elíptica maciça no aglomerado MACS J1149 “lentes” da supernova distante de 9,4 bilhões de anos-luz e sua galáxia espiral hospedeira da obscuridade do fundo ao centro das atenções. A poderosa gravidade do elíptico ter feito um bom trabalho de distorcer o espaço-tempo para trazer a supernova à vista também distorce a forma da galáxia hospedeira e divide a supernova em quatro imagens separadas, igualmente brilhantes. Para criar essa simetria pura, o SN Refsdal deve estar alinhado com precisão atrás do centro da galáxia.
O cenário aqui tem uma semelhança impressionante com Cruz de Einstein, um quasar com lente gravitacional, em que a luz de um quasar remoto foi dividida em quatro imagens dispostas em torno da galáxia de lentes em primeiro plano. As imagens do quasar piscam ou mudam de brilho ao longo do tempo, à medida que são microlensado pela passagem de estrelas individuais dentro da galáxia. Cada estrela atua como uma lente menor dentro da lente principal.
Imagens coloridas detalhadas tiradas pelos grupos GLASS e Hubble Frontier Fields mostram que a galáxia hospedeira da supernova também é multi-visualizada pela gravidade do aglomerado de galáxias. De acordo com trabalho recenteKelly e sua equipe ainda estão trabalhando para obter espectros da supernova para determinar se ela resultou da queima e explosão descontroladas de uma estrela anã branca (Tipo Ia) ou do colapso cataclísmico e rebote de uma estrela supergigante que ficou sem combustível (Tipo II)
O tempo que a luz leva para viajar para a Terra a partir de cada uma das imagens com lentes é diferente porque cada uma segue um caminho ligeiramente diferente ao redor do centro da galáxia com lentes. Alguns caminhos são mais curtos, outros mais longos. Cronometrando o variações de brilho Entre as imagens individuais, a equipe espera fornecer restrições não apenas à distribuição de matéria brilhante versus matéria escura na galáxia de lentes e no aglomerado, mas usar essas informações para determinar a taxa de expansão do universo.
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