Observando a estrela mais distante

ESA
12/04/2018

Aglomerado de galáxias MACS J1149.5+223. Em destaque a estrela LS1 cuja imagem está ampliada por um fator 2000 por microlente gravitacional. [1]
Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA observaram a estrela mais distante já descoberta. A estrela azul quente existia apenas 4,4 bilhões de anos após o Big Bang. Esta observação fornece uma nova visão sobre a formação e evolução das estrelas no início do Universo, os constituintes dos aglomerados de galáxias e também sobre a natureza da matéria escura.

A equipe internacional, liderada por Patrick Kelly (Universidade de Minnesota, EUA), Jose Diego (Instituto de Física de Cantábria, Espanha) e Steven Rodney (Universidade da Carolina do Sul, EUA), descobriu a estrela distante no aglomerado de galáxias MACS J1149-2223 em abril de 2016. As observações com o Hubble foram realmente realizadas para detectar e acompanhar a última aparição da explosão da supernova gravitacionalmente codificada apelidada de “Refsdal” (heic1525) [2], quando uma fonte pontual inesperada se iluminou na mesma galáxia que hospeda a supernova.

“Como a explosão da supernova Refsdal, a luz dessa estrela distante foi ampliada, tornando-a visível para o Hubble”, diz Patrick Kelly. “Esta estrela está pelo menos 100 vezes mais distante do que a próxima estrela individual que podemos estudar, exceto explosões de supernovas.”

A luz observada da estrela recém-descoberta, chamada Lensed Star 1 (LS1) foi emitida quando o Universo tinha apenas cerca de 30% de sua idade atual — cerca de 4,4 bilhões de anos após o Big Bang. A detecção da estrela através do Hubble só foi possível porque a luz da estrela foi ampliada 2000 vezes.

“A estrela ficou brilhante o suficiente para ser visível para o Hubble graças a um processo chamado lente gravitacional”, explica Jose Diego. A luz da LS1 foi ampliada não apenas pela enorme massa total do aglomerado de galáxias, mas também por outro objeto compacto de cerca de três vezes a massa do Sol dentro do próprio aglomerado de galáxias; um efeito conhecido como microlente gravitacional [3] .

“A descoberta da LS1 nos permite reunir novos insights sobre os constituintes do aglomerado de galáxias. Sabemos que a microlente foi causada por uma estrela, uma estrela de nêutrons ou um buraco negro de massa estelar”, explica Steven Rodney. A LS1 permite que os astrônomos estudem estrelas de nêutrons e buracos negros, que são invisíveis e podem estimar quantos destes objetos escuros existem dentro deste aglomerado de galáxias.

Como os aglomerados de galáxias estão entre as maiores e mais massivas estruturas do Universo, aprender sobre seus constituintes também aumenta nosso conhecimento sobre a composição do Universo em geral. Isso inclui informações adicionais sobre a misteriosa matéria escura.

“Se a matéria escura é, pelo menos parcialmente, composta de buracos negros de massa comparativamente baixa, como foi recentemente proposto, deveríamos ser capazes de ver isso na curva de luz de LS1. Nossas observações não favorecem a possibilidade de que uma alta fração de matéria escura seja feita desses buracos negros primordiais com cerca de 30 vezes a massa do Sol”, destaca Kelly.

Após a descoberta, os pesquisadores usaram o Hubble novamente para medir um espectro de LS1. Com base em sua análise, os astrônomos acreditam que a LS1 é uma estrela supergigante do tipo B. Estas estrelas são extremamente luminosas e de cor azul, com uma temperatura de superfície entre 11000 e 14000 graus Celsius; tornando-as mais que duas vezes mais quentes que o Sol.

Mas este não foi o fim da história. Observações feitas em outubro de 2016 mostraram de repente uma segunda imagem da estrela. “Ficamos realmente surpresos por não ter visto esta segunda imagem em observações anteriores, como também a galáxia em que a estrela está localizada pode ser vista duas vezes”, comenta Diego. “Nós assumimos que a luz da segunda imagem foi defletida por outro objeto massivo em movimento por um longo tempo basicamente escondendo a imagem de nós. E somente quando o objeto massivo saiu da linha de visão, a segunda imagem da estrela tornou-se visível”. Essa segunda imagem e o objeto de bloqueio adicionam outra peça do quebra-cabeça para revelar a composição dos aglomerados de galáxias.

Com mais pesquisas e a chegada de novos e mais poderosos telescópios como o Telescópio Espacial James Webb NASA/ESA/CSA, os astrônomos sugerem que com a microlente será possível estudar a evolução das primeiras estrelas do Universo em maior detalhe do que jamais esperado. [4] [5]

[1] Crédito da imagem: NASA, ESA, S. Rodney (Universidade John Hopkins, EUA) e a equipe FrontierSN; T. Treu (Universidade da Califórnia, Los Angeles, EUA), P. Kelly (Universidade da Califórnia, Berkeley, EUA) e a equipe GLASS; J. Lotz (STScI) e a equipe Frontier Fields; M. Postman (STScI) e a equipe CLASH; e Z. Levay (STScI).

[2] Observações desta supernova, apelidada de Refsdal em homenagem ao astrônomo norueguês Sjur Refsdal, foram feitas como parte do projeto Frontier Fields do Hubble.

[3] A lente gravitacional amplia a luz de objetos de fundo mais fracos, permitindo que o Hubble veja objetos que de outra forma não seriam capazes de detectar. O processo foi previsto pela primeira vez por Albert Einstein e agora é usado para encontrar alguns dos objetos mais distantes do Universo. Normalmente, o objeto de lente é uma galáxia ou um aglomerado de galáxias, mas em alguns casos também pode ser uma estrela ou até mesmo um planeta. Quando envolve esses objetos menores, o processo é chamado de microlente.

[4] Os resultados foram divulgados no artigo Extreme magnification of an individual star at redshift 1.5 by a galaxy-cluster lens a ser publicada na Nature Astronomy.

[5] Esta notícia científica foi traduzida por Claudio Macedo.

Como citar esta notícia científica: ESA. Observando a estrela mais distante. Tradução de Claudio Macedo. Saense. http://www.saense.com.br/2018/04/observando-a-estrela-mais-distante/. Publicado em 12 de abril (2018).

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A ESA (European Space Agency ) é a Agência Espacial Europeia. É uma organização intergovernamental dedicada à exploração do espaço, com 22 Estados-membros.

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