Astrônomos propõem método inovador para medir expansão cósmica com supernovas lenteadas gravitacionalmente

Pesquisadores identificaram uma supernova superluminosa extremamente rara, designada SN 2025wny e apelidada de SN Winny, que aparece em cinco imagens distintas no céu devido ao efeito de lente gravitacional causado por duas galáxias em primeiro plano. A explosão estelar ocorreu a cerca de 10 bilhões de anos-luz de distância e foi capturada pelo Large Binocular Telescope, no Arizona, em agosto de 2025. Esse fenômeno permite medir os atrasos temporais entre as imagens múltiplas da supernova, fornecendo uma forma direta de calcular a constante de Hubble-Lemaître, que indica a taxa atual de expansão do universo. A equipe modelou a distribuição de massa das galáxias lenteadoras com imagens de alta resolução obtidas por ótica adaptativa, revelando configurações suaves e regulares que facilitam cálculos precisos.

O alinhamento perfeito necessário para que uma supernova superluminosa seja lenteada por galáxias individuais e produza cinco imagens é considerado inferior a uma em um milhão. Astrônomos monitoraram potenciais sistemas de lentes gravitacionais por seis anos até detectar essa correspondência exata. A supernova se destaca por sua luminosidade excepcional, muito superior à de supernovas comuns, o que a torna detectável mesmo a distâncias extremas graças ao aumento de brilho proporcionado pela lente gravitacional.

Descoberta rara no universo distante

A supernova SN Winny surge como uma oportunidade única para cosmologia observacional. Duas galáxias foreground dobram os caminhos da luz emitida pela explosão estelar distante, criando trajetórias de comprimentos variados. Esses caminhos diferentes geram atrasos na chegada da luz à Terra, observáveis como variações temporais entre as cinco imagens.

Pesquisadores utilizam o fenômeno conhecido como time-delay cosmography para converter esses atrasos em medidas da expansão cósmica. O modelo da distribuição de massa das galáxias lenteadoras, baseado em dados de telescópios terrestres avançados, reduz incertezas sistemáticas comuns em outras abordagens.

Essa configuração simplificada, com lentes por galáxias individuais em vez de aglomerados complexos, representa um avanço significativo na modelagem precisa.

Vantagens do método de atrasos temporais

O novo enfoque se diferencia dos métodos tradicionais por ser um processo de etapa única. Enquanto a escada de distâncias cósmicas acumula erros em múltiplos passos, como medições de paralaxe e supernovas Tipo Ia, e as observações do fundo cósmico de micro-ondas dependem de modelos da física inicial do universo, essa técnica evita tais dependências.

A equipe destaca que as fontes de incerteza sistemática são completamente distintas, o que permite comparações independentes. Observações em andamento com telescópios terrestres e espaciais buscam refinar ainda mais os dados de tempo.

Aplicação em supernovas superluminosas

Supernovas superluminosas como SN Winny oferecem brilho ampliado que facilita detecções em distâncias cosmológicas extremas. A lente gravitacional multiplica o sinal, permitindo análises detalhadas da estrutura das galáxias defletoras.

O estudo aceito para publicação em Astronomy & Astrophysics demonstra que distribuições de massa regulares nas galáxias indicam ausência de colisões recentes, apesar da proximidade aparente. Essa característica contribui para modelagens mais confiáveis.

Implicações para a constante de Hubble-Lemaître

A medição direta da taxa de expansão atual do universo por meio dessa supernova pode contribuir para esclarecer discrepâncias existentes entre diferentes técnicas cosmológicas. Astrônomos enfatizam o potencial de alta precisão graças à simplicidade do sistema lenteado.

Observações contínuas visam capturar variações adicionais nas imagens múltiplas, aprimorando os cálculos da constante de Hubble-Lemaître. O evento reforça a importância de buscas sistemáticas por sistemas raros de lentes gravitacionais.

Detalhes da observação e modelagem

O Large Binocular Telescope capturou as cinco imagens da supernova em uma única tomada, graças ao seu sistema de ótica adaptativa. As galáxias lenteadoras exibem perfis de luz e massa suaves, facilitando a construção de modelos precisos.

Equipe internacional envolvendo instituições como Technical University of Munich, Max Planck Institute for Astrophysics e outras colaborou na análise. A descoberta ocorreu após longo monitoramento de candidatos a lentes gravitacionais.

Busca prolongada por eventos excepcionais

Astrônomos dedicaram seis anos à compilação de uma lista de lentes gravitacionais promissoras antes de identificar a correspondência com SN Winny em agosto de 2025. A raridade do alinhamento destaca o valor científico do achado.

O evento fornece uma via independente para testar modelos cosmológicos vigentes. Pesquisadores continuam monitorando o sistema para extrair dados adicionais sobre a expansão cósmica.