Os cientistas sabem há quase um século que o Universo está a expandir-se, mas a taxa exacta desta expansão ainda é incerta. Este debate contínuo 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 pode fornecer uma forma nova e independente de medir a taxa de crescimento do Universo.
O objeto no centro desta descoberta é uma supernova superluminosa localizada a aproximadamente 10 mil milhões de anos-luz de distância. Ela brilha muito mais do que as explosões estelares comuns. O que o torna particularmente notável é a forma como aparece no céu. Em vez de um único ponto de luz, ele aparece cinco vezes distintas, criando um estranho reflexo cósmico causado por lentes gravitacionais.
À medida que a luz da supernova viaja em direção à Terra, ela passa pelas duas galáxias em primeiro plano. Sua gravidade curva a luz e a direciona ao longo de vários caminhos. Como cada caminho tem comprimento ligeiramente diferente, a luz de cada imagem chega em momentos diferentes. Medindo cuidadosamente estes atrasos, os cientistas podem calcular a taxa atual de expansão do Universo, conhecida como constante de Hubble.
Sherry Suyu, professora assistente de cosmologia observacional na TUM e membro do Instituto Max Planck de Astrofísica, explica: “Chamamos esta supernova de SN Winny, inspirado em sua designação oficial SN 2025wny. Este é um evento extremamente raro que pode desempenhar um papel fundamental na melhoria da nossa compreensão do cosmos. A chance de encontrar perfeitamente um alinhamento de supernova superluminosa com uma lente gravitacional adequada é inferior a uma em um milhão, passou seis anos procurando por tal evento, compilando uma lista de lentes gravitacionais promissoras, e em agosto de 2025 SN Winny coincidiu exatamente com uma delas.”
Imagens de alta resolução revelam um sistema único
As supernovas com lentes gravitacionais são extremamente incomuns, o que significa que apenas um pequeno número dessas medições foi feito até agora. A sua fiabilidade depende em grande parte da precisão com que os cientistas conseguem determinar as massas das galáxias que curvam a luz, uma vez que estas massas controlam a força do efeito de lente.
Para melhorar essas medições, 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 deste sistema.
A imagem mostra duas galáxias em lente no centro, rodeadas por cinco pontos de luz azulados, representando múltiplas imagens da supernova. Esta configuração é incomum, pois a maioria dos sistemas similares produzem apenas duas a quatro imagens. Ao analisar as posições de todas as cinco imagens, Alan Schweinfurth (TUM) e Leon Ecker (LMU), membros juniores da equipa, criaram o primeiro modelo detalhado da distribuição de massa em galáxias com lente.
“Até agora, a maioria das supernovas com lentes foram acumuladas por enormes aglomerados de galáxias cujas distribuições de massa são complexas e difíceis de modelar”, diz Alan Schweinfurth. “No entanto, SN Winny é observado por apenas duas galáxias separadas. Encontramos uma distribuição geral suave e regular de luz e massa para estas galáxias, sugerindo que não colidiram no passado, apesar da sua aparente proximidade. A simplicidade geral do sistema proporciona uma excelente oportunidade para medir a taxa de expansão do Universo com elevada precisão.”
Dois métodos, dois resultados muito diferentes
Os astrónomos baseiam-se atualmente em duas abordagens principais para medir a constante de Hubble, mas não são mutuamente exclusivas. Essa diferença é conhecida como estresse de Hubble.
Um método concentra-se em galáxias próximas e mede a distância passo a passo, como subir uma escada. Como cada degrau depende do anterior, esta abordagem é chamada de escada de distância cósmica. Ele usa objetos de brilho conhecido para estimar distâncias e depois compara essas distâncias com a velocidade com que as galáxias estão retrocedendo. Porém, por envolver muitas etapas de calibração, pequenas incertezas podem se acumular e afetar o resultado final.
O segundo método examina o universo primitivo, estudando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a fraca radiação que sobrou do Big Bang. Usando modelos de como o universo evoluiu, os cientistas podem calcular a taxa atual de expansão. Embora este método seja muito preciso, depende fortemente de suposições sobre a história do universo, que ainda estão sendo estudadas e debatidas.
Um novo método de uma etapa para medir a constante de Hubble
Agora está surgindo um terceiro método, baseado em supernovas com lentes gravitacionais, como SN Winny. Stephan Taubenberger, um membro-chave da equipa do Professor Suyu e principal autor do estudo de identificação de supernovas, explica que medir os atrasos de tempo entre múltiplas imagens, combinado com o conhecimento da massa das galáxias em lente, permite aos cientistas determinar diretamente a constante de Hubble: “Ao contrário da escada de distância cósmica, este é um método de um passo com menos fontes e completamente diferentes de incerteza sistemática.”
Astrônomos de todo o mundo continuam a observar SN Winny com telescópios terrestres e espaciais. Espera-se que estas observações forneçam novos dados importantes que ajudarão a resolver divergências de longa data sobre a taxa de expansão do Universo.
