Os cientistas sabem há quase um século que o Universo está em expansão, mas a taxa exacta de expansão permanece incerta. O debate em curso levantou até questões sobre o Modelo Padrão da cosmologia. Agora, investigadores da Universidade Técnica de Munique (TUM), da Universidade Ludwig Maximilian (LMU) e dos Institutos Max Planck MPA e MPE identificaram e analisaram um tipo extremamente raro de supernova que poderá fornecer uma nova forma independente de medir a rapidez com que o Universo está a crescer.
O objeto no centro desta descoberta é uma supernova superluminosa a cerca de 10 mil milhões de anos-luz de distância. É muito mais brilhante do que uma explosão estelar típica. O que é particularmente impressionante é como aparece no céu. Não era um único ponto de luz, mas apareceu cinco vezes individualmente, criando uma impressionante exibição cósmica causada por lentes gravitacionais.
À medida que a luz da supernova atinge a Terra, ela passa por duas galáxias em primeiro plano. Sua gravidade curva a luz e a envia por vários caminhos. Como cada caminho tem um comprimento ligeiramente diferente, a luz de cada imagem chega em momentos diferentes. Medindo cuidadosamente esses atrasos, os cientistas podem calcular a atual taxa de expansão do universo, conhecida como constante de Hubble.
“Apelidamos esta supernova de SN Winny, inspirado no seu número oficial SN 2025wny”, explica Sherry Suyu, professora associada de cosmologia observacional na Universidade Técnica de Munique e investigadora do Instituto Max Planck de Astrofísica.
Imagens de alta resolução revelam um sistema único
As supernovas com lentes gravitacionais são extremamente raras, o que significa que apenas algumas medições foram feitas até agora. A sua fiabilidade depende em grande parte da precisão com que os cientistas determinam as massas das galáxias que desviam a luz, porque estas massas controlam a força do efeito de lente.
Para melhorar essas medições, os pesquisadores do MPE e da LMU usaram o Grande Telescópio Binocular no Arizona, EUA. Equipado com dois espelhos de 8,4 metros e um sistema de óptica adaptativa que reduz a distorção atmosférica, o telescópio produziu a primeira imagem colorida de alta resolução do sistema.
Esta imagem mostra duas galáxias lenticulares no centro rodeadas por cinco pontos de luz azuis, representando múltiplas imagens da supernova. Esta configuração é incomum porque a maioria dos sistemas similares produzem apenas duas ou quatro imagens. Ao analisar as posições de todas as cinco imagens, os membros juniores da equipa Allan Schweinfurth (TUM) e Leon Ecker (LMU) criaram o primeiro modelo detalhado da distribuição de massa em galáxias com lentes.
“Até agora, a maioria das supernovas lenticulares foram amplificadas por aglomerados de galáxias gigantes, com distribuições de massa complexas que são difíceis de modelar”, disse Alan Schweinfurt. “No entanto, SN Winny é observado apenas por duas galáxias individuais. Encontrámos uma distribuição geral suave e regular de luz e massa através destas galáxias, sugerindo que, apesar da sua proximidade, não colidiram no passado. A simplicidade geral do sistema proporciona oportunidades excitantes para medições de alta precisão da taxa de expansão do Universo.”
Dois métodos, dois resultados completamente diferentes
Atualmente, os astrónomos baseiam-se principalmente em dois métodos para medir a constante de Hubble, mas são inconsistentes entre si. Essa divergência é conhecida como tensão de Haber.
Uma abordagem concentra-se em galáxias próximas e gradualmente constrói medições de distância, semelhante a subir uma escada. Como cada etapa depende da etapa anterior, esse método é chamado de escada de distância cósmica. Ele usa objetos de brilho conhecido para estimar distâncias e depois compara essas distâncias com a rapidez com que a galáxia se move. Porém, por envolver muitas etapas de calibração, pequenas incertezas podem surgir e afetar os resultados finais.
A segunda abordagem analisa o universo primitivo, estudando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a fraca radiação que sobrou do Big Bang. Usando modelos da evolução do universo, os cientistas podem calcular a taxa de expansão atual. Embora este método seja muito preciso, depende fortemente de suposições sobre a história do universo, que ainda estão sendo testadas e debatidas.
Um novo método de uma etapa para medir a constante de Hubble
Uma terceira tecnologia está surgindo, baseada em supernovas com lentes gravitacionais, como SN Winny. Stefan Taubenberger, um membro-chave da equipa do Professor Suyu e autor principal do estudo de identificação de supernovas, explica que medir o atraso de tempo entre múltiplas imagens, combinado com o conhecimento da massa da galáxia em lente, permite aos cientistas determinar diretamente a constante de Hubble: “Ao contrário da escada de distância cósmica, esta é uma abordagem de um passo, com menos fontes e completamente diferentes de incerteza sistemática.”
Astrônomos de todo o mundo continuam a observar SN Winny usando telescópios terrestres e espaciais. Espera-se que as observações forneçam novos dados importantes que poderão ajudar a resolver divergências de longa data sobre a taxa de expansão do Universo.
