Medir distâncias entre objetos celestes é uma tarefa complexa e desafiadora. Os astrônomos desenvolveram um repertório de métodos e ferramentas para enfrentar esse desafio, conhecido coletivamente como Escada de Distância Cósmica. Uma das ferramentas mais críticas neste arsenal é a observação de supernovas do Tipo Ia. Estas são explosões estelares que ocorrem em sistemas estelares binários, onde duas estrelas orbitam uma à outra. Especificamente, uma estrela anã branca consome matéria de sua companheira, muitas vezes uma gigante vermelha. Quando a anã branca atinge uma massa crítica conhecida como Limite de Chandrasekhar, ela não consegue mais suportar seu próprio peso e desmorona, resultando em uma explosão colossal. Esta explosão é tão brilhante que ofusca temporariamente tudo em sua vizinhança.
Recentemente, uma equipe internacional de pesquisadores liderada por Ariel Goobar, do Centro Oskar Klein da Universidade de Estocolmo, fez uma descoberta inovadora. Eles observaram uma supernova incomum do Tipo Ia, designada SN Zwicky (SN 2022qmx). O que tornou essa descoberta particularmente notável foi a observação simultânea de um “Anel de Einstein”. Esse fenômeno, previsto pela Teoria da Relatividade Geral de Einstein, ocorre quando a gravidade de um objeto em primeiro plano atua como uma lente, amplificando a luz de um objeto distante. Neste caso, a lente gravitacional foi criada por uma galáxia situada entre a Terra e a supernova. O alinhamento foi tão perfeito que criou um anel de luz, por isso é chamado de Anel de Einstein. A observação desses dois raros eventos astronômicos em conjunto foi uma conquista monumental para a equipe.
A equipe foi uma colaboração de intelectuais de várias instituições de prestígio, incluindo o Oskar Klein Centre, o Kavli Institute for Cosmology, o Cahill Centre for Astrophysics, o Infrared Processing and Analysis Center (IPAC), a Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), a Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA), Centro de Pesquisa Astrofísica de Lyon, NASA Goddard, Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI) e várias universidades. Sua pesquisa inovadora foi publicada na conceituada revista Nature Astronomy.
A detecção inicial de SN Zwicky foi feita usando o Zwicky Transient Facility no Observatório Palomar, na Califórnia. Esta instalação recebeu esse nome em homenagem a Fritz Zwicky, um astrônomo pioneiro que postulou pela primeira vez a existência da matéria escura na década de 1930. Algumas semanas após a detecção inicial, a equipe usou a ótica adaptativa no W.M. Keck Observatory no Havaí e o Very Large Telescope (VLT) no Observatório Paranal no Chile para observações de acompanhamento. Com base no brilho observado da supernova, Goobar e seus colegas levantaram a hipótese de que estavam testemunhando um forte efeito de lente.
Esta hipótese foi posteriormente confirmada através de observações adicionais e imagens adquiridas pelo Telescópio Espacial Hubble. Os dados revelaram que o efeito de lente foi o resultado de uma galáxia em primeiro plano que ampliou a luz da supernova em impressionantes 25 vezes. Esta descoberta fortuita abriu uma infinidade de oportunidades para os astrônomos. A ampliação extrema permite um nível de detalhe sem precedentes no estudo de SN Zwicky. Além disso, oferece uma oportunidade única de mergulhar nos enigmáticos fenômenos das lentes gravitacionais.
As implicações desta descoberta são de longo alcance. O estudo das supernovas do Tipo Ia tem sido fundamental para o avanço da nossa compreensão do universo. Foi através da observação dessas supernovas que os astrônomos chegaram à conclusão de que o cosmos está se expandindo a um ritmo acelerado. Essa descoberta inovadora foi tão significativa que rendeu aos pesquisadores o Prêmio Nobel de Física de 2011. O prêmio foi concedido a Saul Perlmutter pelo The Supernova Cosmology Project e, em conjunto, a BrianP. Schmidt e Adam G. Reiss para a equipe de busca de supernovas High-z.
A observação de SN Zwicky, com sua ampliação extrema, oferece uma oportunidade incomparável para investigar mais profundamente as propriedades de supernovas distantes do Tipo Ia. Compreender essas propriedades é essencial para explorar a natureza da energia escura, que se acredita estar impulsionando a expansão acelerada do universo. Joel Johansson, pós-doutorando na Universidade de Estocolmo e co-autor do estudo, enfatizou a importância dessa descoberta na compreensão da energia escura.
Além disso, a descoberta tem implicações além da energia escura. Também poderia lançar luz sobre a indescritível matéria escura, que Fritz Zwicky teorizou pela primeira vez. Acredita-se que a matéria escura componha cerca de 27% do universo, mas não emite luz ou energia. Como tal, é invisível e só pode ser detectado através de seus efeitos gravitacionais na matéria visível. Ao estudar o efeito de lente gravitacional em detalhes, os astrônomos podem obter informações sobre a distribuição e as propriedades da matéria escura.
Além disso, esta descoberta poderia informar teorias sobre o destino final do Universo. Atualmente, existem várias teorias concorrentes, incluindo o Big Crunch, onde o universo eventualmente colapsa sobre si mesmo; o Big Rip, onde o universo se despedaça; e Heat Death, onde o universo atinge um estado de entropia máxima e não consegue mais sustentar processos que consomem energia. Compreender as forças em jogo, especialmente a energia escura e a matéria escura, é crucial para prever como o universo evoluirá.
Em um comunicado de imprensa da Universidade de Estocolmo, Ariel Goobar explicou que a descoberta de SN Zwicky mostra as notáveis capacidades dos instrumentos astronômicos modernos e representa um passo significativo em nossa busca para entender as forças fundamentais que moldam nosso universo.
Em conclusão, a descoberta de SN Zwicky e a observação de um Anel de Einstein é uma prova dos avanços na pesquisa e tecnologia astronômica. Ressalta a importância da colaboração internacional e da busca incansável do conhecimento. As observações feitas por Goobar e sua equipe não apenas forneceram uma compreensão mais profunda das supernovas do Tipo Ia, mas também abriram novos caminhos para explorar os mistérios da energia escura, da matéria escura e do destino final do universo. À medida que continuamos a perscrutar o cosmos, cada descoberta traz consigo a promessa de desvendar os segredos do universo, uma estrela de cada vez. Por meio dos esforços incansáveis dos astrônomos e do desenvolvimento contínuo de tecnologia de ponta, damos passos mais próximos de responder a algumas das questões mais fundamentais sobre nossa existência e o cosmos que nos embala.
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