Ao procurar estudar os objetos mais distantes do Universo, os astrônomos costumam confiar em uma técnica conhecida como Gravitational Lensing. Com base nos princípios da Teoria da Relatividade Geral de Einstein, essa técnica envolve confiar em uma grande distribuição de matéria (como um aglomerado de galáxias ou estrela) para ampliar a luz proveniente de um objeto distante, fazendo com que pareça mais brilhante e maior.
Esta técnica permitiu o estudo de estrelas individuais em galáxias distantes. Em um estudo recente, uma equipe internacional de astrônomos usou um aglomerado de galáxias para estudar a estrela individual mais distante já vista no Universo. Apesar de normalmente desmaiar de observar, a presença de um aglomerado de galáxias em primeiro plano permitiu à equipe estudar a estrela para testar uma teoria sobre a matéria escura.
O estudo que descreve suas pesquisas apareceu recentemente na revista científica Astronomia da natureza sob o título "Ampliação extrema de uma estrela individual no desvio para o vermelho 1.5 por uma lente de aglomerado de galáxias". O estudo foi conduzido por Patrick L. Kelly, professor assistente da Universidade de Minnesota, e incluiu membros do Observatório Las Cumbres, Observatório Astronômico Óptico Nacional, Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA), Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) e várias universidades e instituições de pesquisa.
Para o estudo deles, o Prof. Kelly e seus associados usaram o aglomerado de galáxias conhecido como MACS J1149 + 2223 como lente. Localizado a cerca de 5 bilhões de anos-luz da Terra, esse aglomerado de galáxias fica entre o Sistema Solar e a galáxia que contém Ícaro. Ao combinar a resolução e a sensibilidade do Hubble com a força dessa lente gravitacional, a equipe pôde ver e estudar Icarus, um gigante azul.
Ícaro, nomeado após a figura mitológica grega que voou muito perto do Sol, teve uma história bastante interessante. A uma distância de aproximadamente 9 bilhões de anos-luz da Terra, a estrela aparece para nós como quando o Universo tinha apenas 4,4 bilhões de anos. Em abril de 2016, a estrela temporariamente aumentou para 2.000 vezes sua luminosidade normal, graças à amplificação gravitacional de uma estrela no MACS J1149 + 2223.
Como o professor Kelly explicou em um recente comunicado de imprensa da UCLA, isso temporariamente permitiu que Ícaro se tornasse visível pela primeira vez aos astrônomos:
"Você pode ver galáxias individuais por aí, mas essa estrela está pelo menos 100 vezes mais distante que a próxima estrela individual que podemos estudar, exceto as explosões de supernovas."
Kelly e uma equipe de astrônomos usavam Hubble e o MACS J1149 + 2223 para ampliar e monitorar uma supernova na galáxia espiral distante no momento em que avistaram o novo ponto de luz não muito distante. Dada a posição da nova fonte, eles determinaram que ela deveria ser muito mais ampliada que a supernova. Além disso, estudos anteriores desta galáxia não mostraram a fonte de luz, indicando que ela estava sendo fotografada.
Como Tommaso Treu, professor de física e astronomia na UCLA College e co-autor do estudo, indicou:
“A estrela é tão compacta que age como um buraco de agulha e fornece um feixe de luz muito nítido. O feixe brilha através do aglomerado de galáxias em primeiro plano, agindo como uma lupa cósmica ... Encontrar mais desses eventos é muito importante para progredir em nossa compreensão da composição fundamental do universo.
Nesse caso, a luz da estrela ofereceu uma oportunidade única de testar uma teoria sobre a massa invisível (também conhecida como "matéria escura") que permeia o universo. Basicamente, a equipe usou a fonte de luz exata fornecida pela estrela de fundo para sondar o aglomerado galáctico intermediário e ver se ele continha um grande número de buracos negros primordiais, que são considerados potenciais candidatos à matéria escura.
Acredita-se que esses buracos negros tenham se formado durante o nascimento do Universo e tenham massas dezenas de vezes maiores que o Sol. No entanto, os resultados deste teste mostraram que flutuações de luz da estrela de fundo, que foram monitoradas por Hubble por treze anos, desfavorece essa teoria. Se a matéria escura fosse realmente composta de minúsculos buracos negros, a luz vinda de Ícaro teria parecido muito diferente.
Desde que foi descoberto em 2016 usando o método de lentes gravitacionais, Icarus forneceu uma nova maneira para os astrônomos observarem e estudarem estrelas individuais em galáxias distantes. Ao fazer isso, os astrônomos são capazes de obter uma visão rara e detalhada de estrelas individuais no início do Universo e ver como elas (e não apenas galáxias e aglomerados) evoluíram ao longo do tempo.
Quando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) é implantado em 2020, os astrônomos esperam ter uma aparência ainda melhor e aprender muito mais sobre esse período misterioso da história cósmica.
