Jeden obrázok z Hubbleovho teleskopu zachytil supernovu trikrát

Za posledných niekoľko desaťročí sme sa v pozorovaní supernov, keď sa dejú, zlepšili. Obiehajúce teleskopy môžu teraz zachytiť vyžarované vysokoenergetické fotóny a sledovať ich zdroj, čo umožňuje iným teleskopom vykonávať rýchlejšie pozorovania. A niektoré automatizované prieskumné teleskopy zobrazili rovnakú časť oblohy noc čo noc, čo umožnilo softvéru na analýzu obrazu rozpoznať nové zdroje svetla.

Niekedy však šťastie stále hrá rolu. Tak je to aj so snímkou ​​Hubbleovho teleskopu z roku 2010, kde snímka náhodou zachytila ​​aj supernovu. Ale kvôli gravitačnej šošovke sa jediná udalosť objavila na troch rôznych miestach v zornom poli Hubbleovho teleskopu. Vďaka zvláštnostiam fungovania tohto objektívu boli všetky tri miesta zachytené oddelene. Times Potom, čo hviezda explodovala, čo umožnilo výskumníkom poskladať časový priebeh po supernove, aj keď bola pozorovaná o desať rokov skôr.

Budem to potrebovať v troch vyhotoveniach

Nová práca je založená na hľadaní starších obrázkov v archívoch Hubbleovho teleskopu na zachytenie prechodných udalostí: niečo, čo je prítomné na niektorých snímkach miesta, ale nie na iných. V tomto prípade výskumníci konkrétne hľadali udalosti, ktoré boli ovplyvnené gravitáciou. Vyskytujú sa vtedy, keď masívny objekt v popredí deformuje priestor spôsobom, ktorý vytvára efekt šošovky a ohýba dráhu svetla spoza šošovky z pohľadu Zeme.

Pretože gravitačné šošovky nie sú ani zďaleka tak starostlivo štruktúrované ako tie, ktoré sme postavili, často vytvárajú zvláštne skreslenia objektov v pozadí alebo ich v mnohých prípadoch zväčšujú na viacerých miestach. Zdá sa, že sa to stalo tu, pretože zorné pole Hubblea obsahuje tri rôzne obrázky momentálnej udalosti. Ďalšie obrázky z tejto oblasti naznačujú, že miesto sa zhoduje s galaxiou; Analýza svetla z tejto galaxie ukazuje červený posun, čo naznačuje, že ju vidíme takú, ako pred 11 miliardami rokov.

Vzhľadom na jej relatívnu jasnosť, náhly vzhľad a polohu v rámci Mliečnej dráhy je najpravdepodobnejšie, že ide o supernovu. A v tejto vzdialenosti bolo veľa vysokoenergetických fotónov vytvorených v supernove posunutých do červena do viditeľnej oblasti spektra, čo im umožnilo zobraziť ich pomocou Hubbleovho teleskopu.

Aby sme pochopili viac o supernove na pozadí, tím sledoval, ako funguje šošovka. Bola vytvorená kopou galaxií s názvom Abell 370 a mapovanie hmotnosti tejto kopy im umožnilo odvodiť vlastnosti šošovky, ktorú vytvoril. Výsledný model šošovky naznačil, že v skutočnosti existovali štyri obrázky Mliečnej dráhy, ale jeden nebol dostatočne zväčšený, aby bol viditeľný; Tri, ktoré boli viditeľné, boli vynásobené faktormi štyri, šesť a osem.

Model ale ďalej naznačil, že šošovkovanie ovplyvnilo aj načasovanie príchodu svetla. Gravitačné šošovky nútia svetlo, aby prechádzalo dráhami rôznych dĺžok medzi zdrojom a pozorovateľom. A keďže sa svetlo pohybuje určitou rýchlosťou, tieto rôzne dĺžky znamenajú, že svetlu trvá rôzny čas, kým sa sem dostane. Ide o nebadateľne malý rozdiel v podmienkach, ktoré poznáme. Ale v kozmickom meradle je to dramatický rozdiel.

Opäť pomocou modelu šošovky výskumníci odhadli potenciálne oneskorenie. V porovnaní s prvým obrázkom mala druhá najstaršia meškanie 2,4 dňa a tretia mala meškanie 7,7 dňa, čo je neistota približne jeden deň pri všetkých odhadoch. Inými slovami, rovnaký obraz regiónu v podstate tvoril časový úsek niekoľkých dní.

Čo to bolo?

Pri kontrole údajov z Hubbleovho teleskopu v porovnaní s rôznymi triedami supernov, ktoré sme charakterizovali v modernom vesmíre, boli pravdepodobne spôsobené výbuchom červenej alebo modrej superobrovskej hviezdy. A podrobné vlastnosti udalosti boli oveľa lepšie pre červeného supergianta, ktorý bol v čase výbuchu asi 500-krát väčší ako Slnko.

Intenzita svetla pri rôznych vlnových dĺžkach udáva teplotu výbuchu. A najskorší obrázok naznačuje, že to bolo asi 100 000 Kelvinov, čo naznačuje, že sme to videli len šesť hodín po výbuchu. Najnovšia snímka šošovky ukazuje, že úlomky sa už ochladili na 10 000 K za osem dní medzi dvoma samostatnými snímkami.

Je zrejmé, že existujú novšie a bližšie supernovy, ktoré môžeme študovať podrobnejšie, ak chceme pochopiť procesy, ktoré poháňajú výbuch masívnej hviezdy. Ak však dokážeme v dávnej minulosti spozorovať supernovy s viacerými z týchto šošoviek, budeme schopní odvodiť veci o populácii hviezd, ktoré existovali už dávno v histórii vesmíru. V tejto chvíli je to však len druhá, ktorú sme našli. Autori príspevku popisujúci tento pokus vyvodiť nejaké závery, je však jasné, že neistota v nich bude vysoká.

V mnohých ohľadoch nám to teda nepomôže urobiť veľký pokrok v chápaní vesmíru. Ale ako príklad zvláštnych dôsledkov síl ovládajúcich správanie vesmíru je tento celkom pôsobivý.

Príroda2022. DOI: 10.1038/s41586-022-05252-5 ,O DOI,

Choď do diskusie…