W ramach niedawnego odkrycia należący do NASA Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba uwidocznił drugie zdarzenie supernowej w odległej galaktyce MRG-M0138.
Odkrycie to, wynikające z obserwacji gromady galaktyk MACS J0138.0-2155, stanowi kamień milowy w astronomii.
Soczewkowanie grawitacyjne supernowej
W procesie zwanym soczewkowaniem grawitacyjnym – który po raz pierwszy przewidział Albert Einstein – intensywna grawitacja masywnego obiektu zniekształca i wzmacnia światło obiektów znajdujących się za nim.
W tym przypadku MACS J0138.0-2155 pełni rolę kosmicznej soczewki, zniekształcając i wzmacniając światło z galaktyki MRG-M0138, która leży daleko za nią. Efekt ten nie tylko powiększył odległą galaktykę, ale także wytworzył jej pięć oddzielnych obrazów.
Historia supernowej MRG-M0138 rozpoczęła się w 2019 roku, kiedy astronomowie, korzystając ze zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a z 2016 roku, zidentyfikowali wybuch gwiazd w galaktyce.
Przejdźmy szybko do listopada 2023 r., a Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba uchwycił kolejną supernową w tej samej galaktyce, co jest rzadkim wydarzeniem zapewniającym wyjątkowy wgląd w wydarzenia kosmiczne.
Spostrzeżenia ekspertów
Justin Beryl, NASA Kolega Einsteina Instytut Naukowy Teleskopów Kosmicznychoraz Andrew Newman, astronom z obserwatorium Instytut Nauki CarnegieWyjaśnił to zjawisko:
„Kiedy supernowa eksploduje za soczewką grawitacyjną, jej światło dociera do Ziemi kilkoma różnymi drogami. Możemy porównać te ścieżki do kilku pociągów opuszczających stację w tym samym czasie, wszystkie jadące z tą samą prędkością i zmierzające w to samo miejsce.”
„Każdy pociąg jedzie inną trasą, a ze względu na różną długość podróży i ukształtowanie terenu pociągi nie docierają do celu w tym samym czasie. Podobnie obrazy supernowych za pomocą soczewkowania grawitacyjnego pojawiają się astronomom w ciągu dni, tygodni, a nawet lat.
Stała Hubble'a
„Poprzez pomiar różnic w czasie pojawiania się obrazów supernowych, możemy zmierzyć historię tempa ekspansji Wszechświata, znaną jako stała Hubble'a, co stanowi główne wyzwanie dzisiejszej kosmologii. Problem w tym, że te wieloobrazowe supernowe są niezwykle rzadkie: wykryto mniej. Do tej pory było ich dwanaście.
„W tym małym klubie supernowa 2016 w MRG-M0138, zwana Requiem, wyróżniała się z kilku powodów. Po pierwsze, znajdowała się w odległości 10 miliardów lat świetlnych. Po drugie, supernowa była prawdopodobnie tego samego typu, który jest używany jako standard świecy.” „Aby zmierzyć odległości kosmiczne. Po trzecie, modele przewidywały, że jeden ze zdjęć supernowej był tak opóźniony ze względu na swoją drogę przez intensywną grawitację gromady, że zobaczymy go dopiero w połowie lat trzydziestych XXI wieku.
Druga supernowa soczewkowana grawitacyjnie
Niestety, ponieważ Requiem odkryto dopiero długo po tym, jak zniknęło z pola widzenia, nie było możliwe zebranie w tym czasie wystarczającej ilości danych, aby zmierzyć stałą Hubble'a, twierdzą Pearl i Newman.
„Teraz znaleźliśmy drugą supernową soczewkującą grawitacyjną w tej samej galaktyce Requiem, którą nazywamy Supernową Encore. Encore została odkryta przez przypadek i obecnie aktywnie śledzimy trwającą supernową za pomocą programu szacowania reżyserskiego, którego czas działania jest krytyczny”.
„Korzystając ze zdjęć Webba, zmierzymy i potwierdzimy stałą Hubble’a w oparciu o tę podwójnie sfotografowaną supernową. Potwierdzono, że Encore jest standardową świecą lub supernową typu Ia, co czyni Encore i Requiem zdecydowanie najbardziej odległą parą „rodzeństwa”. najbardziej rekordową supernową, jaką kiedykolwiek odkryto.
„Supernowe są zwykle nieprzewidywalne, ale w tym przypadku wiemy, kiedy i gdzie szukać, aby zobaczyć ostateczne pojawienie się masy i zjawiska. Obserwacje w podczerwieni około 2035 roku uchwycą ich najnowsze osiągnięcia i zapewnią nowy, precyzyjny pomiar stałej Hubble'a.”
Więcej o soczewkowaniu grawitacyjnym
Jak omówiono powyżej, soczewkowanie grawitacyjne, fascynujące zjawisko w astrofizyce, zachodzi, gdy masywny obiekt, taki jak galaktyka lub grupa galaktyk, załamuje światło pochodzące z bardziej odległego obiektu, takiego jak gwiazda, supernowa lub galaktyka.
Ten efekt krzywizny wynika z ogólnej teorii względności Einsteina, która opisuje grawitację nie jako siłę, ale jako zakrzywienie czasoprzestrzeni spowodowane przez masę.
Mechanika soczewkowania grawitacyjnego
Zasadniczo soczewkowanie grawitacyjne działa jak naturalny teleskop, powiększając i zniekształcając światło pochodzące z odległych ciał niebieskich.
Astronomowie wykorzystują ten efekt do badania obiektów, które są zbyt słabe lub zbyt odległe, aby można je było obserwować bezpośrednio. Stały się kluczowym narzędziem w badaniu Wszechświata, pomagając w odkrywaniu odległych galaktyk, mapowaniu ciemnej materii i badaniu tempa ekspansji Wszechświata.
Rodzaje soczewek grawitacyjnych
Istnieją trzy rodzaje soczewkowania grawitacyjnego: mocne, słabe i mikroskopijne. Potężny obiektyw tworzy wokół korpusu soczewki wiele obrazów, łuków, a nawet struktur przypominających pierścienie, zwanych pierścieniami Einsteina.
Słabe soczewkowanie, chociaż mniej dramatyczne optycznie, zmienia nieznacznie kształty galaktyk tła, dostarczając kluczowych informacji o rozmieszczeniu ciemnej materii.
Z drugiej strony mikrosoczewkowanie ma miejsce, gdy jedna gwiazda przechodzi przed inną gwiazdą, powodując tymczasowy wzrost jasności.
Wpływ na astronomię i fizykę
Soczewkowanie grawitacyjne jest także potężnym testem teorii Einsteina, konsekwentnie potwierdzającym jego przewidywania dotyczące wpływu grawitacji na światło.
Kosmiczny Teleskop Hubble'a i inne obserwatoria naziemne wykonały oszałamiające obrazy tego zjawiska, dostarczając nie tylko naukowych spostrzeżeń, ale także oszałamiających wizualnie dowodów na złożone działanie naszego Wszechświata.
Krótko mówiąc, wraz z postępem technologii soczewkowanie grawitacyjne w dalszym ciągu poszerza naszą wiedzę o Wszechświecie, odsłaniając tajemnice ciemnej materii, powstawania galaktyk i samej struktury czasoprzestrzeni.
Zdjęcie: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Bierle (STScI) i Andrew Newman (Carnegie Institution for Science).
—–
Podoba Ci się to, co przeczytałem? Zapisz się do naszego newslettera, aby otrzymywać ciekawe artykuły, ekskluzywne treści i najnowsze aktualizacje.
Odwiedź nas w EarthSnap, bezpłatnej aplikacji udostępnionej przez Erica Rallsa i Earth.com.
—–
