dezembro 5, 2022

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Uma imagem do Hubble Supernova foi tirada em três momentos diferentes

Ampliação / À esquerda, a imagem completa do Hubble. À direita, diferentes imagens do objeto com uma lente gravitacional.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

Nas últimas décadas, melhoramos muito a observação de supernovas à medida que elas acontecem. Os telescópios em órbita agora podem capturar os fótons de alta energia emitidos e conhecer sua fonte, permitindo que outros telescópios façam observações rápidas. Alguns telescópios de varredura automatizados têm fotografado as mesmas partes do céu noite após noite, permitindo que programas de análise de imagem identifiquem novas fontes de luz.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

Mas às vezes, a sorte ainda desempenha um papel. É o caso de uma imagem do Hubble de 2010, onde a imagem também capturou uma supernova. Mas devido à lente gravitacional, o único evento apareceu em três locais diferentes dentro do campo de visão do Hubble. Graças a peculiaridades sobre como essa lente funciona, todos os três locais foram capturados de maneira diferente vezes Depois que a estrela explodiu, permitindo que os pesquisadores reconstruíssem o curso do tempo após a supernova, embora tenha sido observada há mais de uma década.

Vou precisar em três cópias

O novo trabalho se baseia na busca nos arquivos do Hubble por imagens antigas que capturam eventos fugazes: algo que está em algumas fotos de um site, mas não em outras. Nesse caso, os pesquisadores estavam procurando especificamente por eventos que foram modificados pela gravidade. Isso ocorre quando um objeto frontal massivo distorce o espaço de tal forma que cria um efeito de lente, dobrando o caminho da luz que se origina atrás da lente da perspectiva da Terra.

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Como as lentes gravitacionais não são nem de longe tão ajustadas quanto as que fazemos, elas geralmente criam distorções estranhas de objetos de fundo ou, em muitos casos, os ampliam em vários locais. Isso parece ser o que aconteceu aqui, pois há três imagens distintas de um evento transitório dentro do campo de visão do Hubble. Outras imagens dessa região indicam que o local coincide com uma galáxia; A análise da luz dessa galáxia indica um desvio para o vermelho indicando que estamos olhando para ela como era há mais de 11 bilhões de anos.

Dado o brilho relativo, a aparição repentina e a localização dentro da galáxia, é provável que este evento seja uma supernova. A essa distância, muitos dos fótons de alta energia produzidos em uma supernova foram deslocados para o vermelho para a região visível do espectro, permitindo que o Hubble os visualizasse.

Para entender mais sobre a supernova de fundo, a equipe descobriu como a lente funciona. Ele foi criado por um aglomerado de galáxias chamado Abell 370, e atribuir a massa desse aglomerado permitiu estimar as propriedades da lente que o criou. O modelo de lente resultante indicou que já havia quatro imagens da galáxia, mas nenhuma imagem foi ampliada o suficiente para ser visível; Os três que eram visíveis foram ampliados por fatores de quatro, seis e oito.

Mas o modelo indicou ainda que a lente também afetou o momento da chegada da luz. As lentes gravitacionais forçam a luz a percorrer caminhos entre a fonte e o observador de comprimentos variados. E como a luz se move a uma velocidade constante, esses comprimentos diferentes significam que a luz leva um tempo diferente para chegar aqui. Nas condições com as quais estamos familiarizados, esta é uma diferença imperceptivelmente pequena. Mas em escalas cósmicas, faz uma grande diferença.

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Novamente, usando um modelo de lente, os pesquisadores estimaram possíveis atrasos. Em comparação com a imagem mais antiga, a primeira e a segunda imagem foram atrasadas em 2,4 dias e a terceira em 7,7 dias, com uma incerteza de cerca de 1 dia em todas as estimativas. Em outras palavras, uma única imagem da área produziu o que era essencialmente uma faixa de tempo de alguns dias.

o que é que foi isso

Ao comparar os dados do Hubble com as diferentes classes de supernovas que fotografamos no universo moderno, elas provavelmente são causadas pela explosão de uma estrela gigante vermelha ou azul. As características detalhadas do evento foram mais adequadas para uma gigante vermelha, que tinha cerca de 500 vezes o tamanho do Sol no momento de sua explosão.

A intensidade da luz em diferentes comprimentos de onda fornece uma indicação da temperatura da explosão. A primeira imagem indica que era de aproximadamente 100.000 K, indicando que estávamos olhando para ela apenas seis horas depois de explodir. A última imagem da lente mostra que os detritos já esfriaram a 10.000 K durante os oito dias entre as duas imagens diferentes.

É claro que existem supernovas mais recentes e mais próximas que podemos estudar com mais detalhes se quisermos entender os processos que levam à explosão de uma estrela massiva. Se pudermos encontrar mais supernovas desse tipo no passado distante, seremos capazes de inferir coisas sobre o número de estrelas que existiam anteriormente na história do universo. Mas, por enquanto, esta é apenas a segunda vez que o encontramos. Os autores do artigo que descrevem fazem um esforço para tirar algumas conclusões, mas é claro que essas conclusões envolveriam um alto grau de incerteza.

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Então, de muitas maneiras, isso não nos ajuda a fazer muito progresso na compreensão do universo. Mas como exemplo das estranhas consequências das forças que governam o comportamento do universo, é impressionante.

temperar a natureza2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-05252-5 (Sobre DOIs).

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