Astrônomos Revelam Método Inovador para Medir Precisamente a Expansão Cósmica Usando Supernovas com Lente Gravitacional

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Astrônomos Revelam Método Inovador para Medir Precisamente a Expansão Cósmica Usando Supernovas com Lente Gravitacional

Em um salto significativo para a cosmologia, uma equipe internacional de astrônomos desenvolveu e aplicou com sucesso uma nova técnica para medir a taxa de expansão do universo com precisão sem precedentes. Essa abordagem inovadora, utilizando uma rara supernova superluminosa com lente gravitacional apelidada de "SN Winny", oferece uma resolução potencial para a antiga "Tensão de Hubble" – uma discrepância intrigante nas medições de expansão cósmica que tem desafiado os cientistas por anos.

A descoberta, detalhada em um artigo aceito para publicação na Astronomy & Astrophysics, centra-se em SN 2025wny, uma supernova superluminosa observada a aproximadamente 10 bilhões de anos-luz da Terra. O que tornou essa explosão estelar extraordinária foi sua aparição não uma, mas cinco vezes no céu noturno. Esse espetáculo celestial foi uma consequência direta da lente gravitacional, um fenômeno previsto pela teoria da relatividade geral de Einstein, onde a imensa gravidade de duas galáxias em primeiro plano curvou e magnificou a luz da supernova, criando múltiplas imagens.

As supernovas superluminosas estão entre os eventos mais poderosos e luminosos do cosmos, tornando-as "velas padrão" inestimáveis para medir vastas distâncias cósmicas. Tradicionalmente, elas formam um degrau crucial na "Escada de Distâncias Cósmicas", um método passo a passo para determinar as distâncias para objetos cada vez mais remotos. No entanto, a lente gravitacional única de SN Winny apresentou uma oportunidade distinta para a equipe de pesquisa, liderada por instituições como a Universidade Técnica de Munique (TUM) e o Instituto Max Planck de Astrofísica (MPG), para contornar algumas limitações inerentes dos métodos convencionais.

A chave para essa nova medição reside nos atrasos de tempo entre as múltiplas imagens de SN Winny. Como a luz da supernova seguiu caminhos diferentes ao redor das galáxias de lente, cada caminho tinha um comprimento ligeiramente diferente. Consequentemente, a luz chegou à Terra em momentos diferentes. Ao medir meticulosamente esses atrasos de tempo e modelar com precisão a distribuição de massa das duas galáxias de lente, os pesquisadores foram capazes de calcular diretamente a Constante de Hubble-Lemaitre, que quantifica a taxa de expansão do universo.

A Professora Associada Sherry Suyu, de Cosmologia Observacional na TUM, uma figura de destaque na pesquisa, destacou a extrema raridade de tal evento. "Nós apelidamos essa supernova de SN Winny, inspirados em sua designação oficial SN 2025wny. É um evento extremamente raro que pode desempenhar um papel fundamental na melhoria de nossa compreensão do cosmos", afirmou Suyu em um comunicado de imprensa do MPG. Ela explicou ainda o esforço monumental envolvido: "A chance de encontrar uma supernova superluminosa perfeitamente alinhada com uma lente gravitacional adequada é inferior a uma em um milhão. Passamos seis anos procurando por tal evento, compilando uma lista de lentes gravitacionais promissoras, e em agosto de 2025, SN Winny se encaixou exatamente com uma delas."

A observação foi possível usando o Grande Telescópio Binocular (LBT) no Arizona, equipado com seus dois espelhos de 8,4 metros e um avançado sistema de óptica adaptativa. As imagens capturadas revelaram as duas galáxias de lente em primeiro plano localizadas no centro, cercadas por cinco imagens distintas e azuladas da explosão da supernova – um verdadeiro espetáculo cósmico de "fogos de artifício". Allan Schweinfurth, um jovem pesquisador da TUM envolvido na construção do primeiro modelo da distribuição de massa da lente, observou a relativa simplicidade do sistema em comparação com supernovas com lente anteriores. "Até agora, a maioria das supernovas com lente foi ampliada por aglomerados de galáxias massivos, cujas distribuições de massa são complexas e difíceis de modelar. SN Winny, no entanto, é lensed por apenas duas galáxias individuais. Encontramos distribuições de luz e massa geralmente suaves e regulares para essas galáxias, sugerindo que elas ainda não colidiram no passado, apesar de sua aparente proximidade. A simplicidade geral do sistema oferece uma oportunidade emocionante para medir a taxa de expansão do Universo com alta precisão", explicou Schweinfurth.

Este método de "um passo" oferece uma alternativa crucial às duas técnicas primárias atualmente empregadas para medir a expansão cósmica, ambas enfrentando seus próprios desafios. A primeira, a Escada de Distâncias Cósmicas, baseia-se em uma série de medições, cada uma construindo sobre a anterior. Embora eficaz para medições locais, erros cumulativos podem introduzir incertezas em vastas escalas cosmológicas. O segundo método envolve a análise do Fundo Cósmico de Micro-ondas (CMB), a radiação relíquia do Big Bang. Essa abordagem oferece alta precisão ao olhar para o universo primordial, mas seus cálculos dependem fortemente de modelos teóricos de evolução cósmica, que ainda são objeto de debate e refinamento contínuo.

Stefan Taubenberger, um membro proeminente da equipe do Professor Suyu e primeiro autor do estudo, enfatizou a vantagem distinta de sua nova técnica: "Ao contrário da escada de distâncias cósmicas, este é um método de um passo, com menos e completamente diferentes fontes de incertezas sistemáticas." A capacidade de calcular diretamente a Constante de Hubble-Lemaitre compreendendo a distribuição de massa das galáxias de lente contorna as dependências sequenciais da escada de distâncias e as suposições dependentes do modelo das medições do CMB, oferecendo uma verificação verdadeiramente independente.

As implicações dessa descoberta são profundas. Ao fornecer um terceiro método, independente e altamente preciso, para determinar a taxa de expansão do universo, os astrônomos esperam lançar nova luz sobre a Tensão de Hubble. Essa tensão surge dos diferentes valores da Constante de Hubble derivados de medições locais (como a Escada de Distâncias Cósmicas) e observações do universo primordial (como o CMB). Uma medição robusta e independente de supernovas com lente poderia validar um dos valores existentes ou, mais intrigantemente, apontar para uma nova física além de nossos modelos cosmológicos atuais. Enquanto astrônomos em todo o mundo continuam a observar SN Winny em detalhes com telescópios terrestres e espaciais, os insights obtidos desse evento singular prometem avançar significativamente nossa compreensão do cosmos e de suas propriedades fundamentais.

Agência de Notícias Ekhbary