Há muito tempo, em uma galáxia muito, muito distante... uma estrela massiva explodiu. Esse cataclismo criou um objeto chamado supernova (semelhante ao que chamamos de Nebulosa do Caranguejo). Na época em que essa estrela antiga morreu, a própria galáxia, a Via Láctea, estava começando a se formar. O Sol ainda nem existia. Nem os planetas. O nascimento do nosso sistema solar ainda mais de cinco bilhões de anos no futuro.
Ecos leves e influências gravitacionais
A luz daquela explosão há muito tempo acelerou pelo espaço, carregando informações sobre a estrela e sua morte catastrófica. Agora, cerca de 9 bilhões de anos depois, os astrônomos têm uma visão notável do evento. Ele aparece em quatro imagens da supernova criada por uma lente gravitacional criada por um aglomerado de galáxias. O próprio aglomerado consiste em uma galáxia elíptica gigante em primeiro plano, coletada junto com outras galáxias. Todos eles estão embutidos em um grupo de matéria escura. A atração gravitacional combinada das galáxias mais a gravidade da matéria escura distorce a luz de objetos mais distantes à medida que ela passa. Na verdade, muda ligeiramente a direção do deslocamento da luz e mancha a "imagem" que obtemos desses objetos distantes.
Nesse caso, a luz da supernova percorreu quatro caminhos diferentes através do aglomerado. As imagens resultantes que vemos aqui da Terra formam um padrão em forma de cruz chamado Cruz de Einstein (em homenagem a físico Albert Einstein). A cena foi fotografada pelo telescópio espacial Hubble. A luz de cada imagem chegou ao telescópio em um horário um pouco diferente - dias ou semanas um do outro. Esta é uma indicação clara de que cada imagem é o resultado de um caminho diferente que a luz percorreu no aglomerado de galáxias e sua concha de matéria escura. Os astrônomos estudam essa luz para aprender mais sobre a ação da supernova distante e as características da galáxia em que ela existia.
Como é que isso funciona?
A luz que flui da supernova e os caminhos que ela percorre são análogos a vários trens que deixar uma estação ao mesmo tempo, todos viajando na mesma velocidade e com destino à mesma final destino. No entanto, imagine que cada trem siga uma rota diferente e a distância de cada um não seja a mesma. Alguns trens viajam por colinas. Outros atravessam vales e outros ainda andam pelas montanhas. Como os trens viajam por diferentes trilhos em diferentes terrenos, eles não chegam ao seu destino ao mesmo tempo. Da mesma forma, as imagens da supernova não aparecem ao mesmo tempo, porque parte da luz está atrasada viajando em curvas criadas pela gravidade da densa matéria escura na galáxia intermediária grupo.
O tempo decorrido entre a chegada da luz de cada imagem diz aos astrônomos algo sobre o arranjo da matéria escura ao redor do galáxias no aglomerado. Então, de certa forma, a luz da supernova está agindo como uma vela no escuro. Ajuda os astrônomos a mapear a quantidade e a distribuição de matéria escura no aglomerado de galáxias. O próprio cluster fica a cerca de 5 bilhões de anos-luz de nós, e a supernova está a outros 4 bilhões de anos-luz além disso. Ao estudar os atrasos entre os tempos em que as diferentes imagens chegam à Terra, os astrônomos podem obter pistas sobre o tipo de terreno de espaço distorcido pelo qual a luz da supernova teve que viajar. Está desajeitado? Quão desajeitado? Quanto tem?
As respostas para essas perguntas ainda não estão prontas. Em particular, a aparência das imagens da supernova pode mudar nos próximos anos. Isso ocorre porque a luz da supernova continua a fluir através do aglomerado e encontra outras partes da nuvem de matéria escura ao redor das galáxias.
Em adição ao Telescópio Espacial Hubble observações desta supernova com lente única, os astrônomos também usaram o W.M. Telescópio Keck no Havaí para fazer observações e medições adicionais da distância da galáxia hospedeira da supernova. Essa informação dará pistas adicionais sobre as condições na galáxia, como existia no universo primitivo.