Hubble jako pierwszy obserwuje soczewkowaną supernową typu Ia

Międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez badaczy z Uniwersytetu w Sztokholmie wykorzystał Kosmiczny Teleskop Hubble’a do zbadania kilku grawitacyjnie soczewkowanych obrazów supernowej typu Ia. Cztery obrazy eksplodującej gwiazdy posłużą do zbadania tempa rozszerzania się Wszechświata. Tym razem można tego dokonać bez żadnych teoretycznych założeń co do modelu kosmologicznego, dzięki czemu uzyskamy nowe informacje o rzeczywistym tempie ekspansji Wszechświata. Wyniki badań opublikowano dzisiaj w periodyku Science.

Międzynarodowy zespół kierowany przez astronomów z Uniwersytetu w Sztokholmie odkrył odległą supernową typu Ia o nazwie iPTF16geu – światło tej eksplozji potrzebowało 4,3 miliardów lat, aby do nas dotrzeć. Promieniowanie wyemitowane z tej konkretnej supernowej zostało zakrzywione i powiększone wskutek soczewkowania grawitacyjnego tak, że spowodowało powstanie czterech osobnych obrazów eksplozji na niebie. Wszystkie cztery obrazy układają się w okrąg o promieniu zaledwie ok. 3000 lat świetlnych wokół soczewkującej galaktyki znajdującej się na pierwszym tle – to jedna z najmniejszych pozagalaktycznych soczewek grawitacyjnych dotąd odkrytych. Z wyglądu przypomina słynną supernową Refsdal, którą astronomowie odkryli w 2015 roku. Jednak Refsdal była supernową spowodowaną kolapsem jądra.

Galaktyka SDSS J210415.89-062024.7 znajduje się 2,5 mld lat świetlnych od nas. To właśnie ona posłużyła za soczewkę, która umożliwiła nam obserwowanie odległej supernowej.

Supernowe typu Ia charakteryzują się jednakową jasnością, dzięki czemu astronomowie mierząc jej jasność mogą określić jej odległość od nas. Z tego też powodu supernowe typu Ia są świecami standardowymi.  Tego typu supernowe od dziesięcioleci wykorzystywane są do mierzenia odległości we Wszechświecie. To także one posłużyły naukowcom do odkrycia przyspieszenia ekspansji Wszechświata i ciemnej energii. Teraz, supernowa iPTF16geu umożliwi badaczom zbadanie nowego terytorium – będą mogli przetestować teorie zakrzywiania czasoprzestrzeni w mniejszej pozagalaktycznej skali niż wcześniej.

„Rozdzielenie po raz pierwszy kilku obrazów silnie soczewkowanej supernowej typu Ia stanowi przełomowe osiągnięcie. Możemy zmierzyć zdolność skupiania promieniowania dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej”, mówi Ariel goobar, prfoesor z Centrum Oskara Kleina z Uniwersytetu w Sztokholmie oraz główny autor opracowania.

Supernowa iPTF16geu, która eksplodowała 4,3 mld lat temu – okiem Hubble’a.

Aktualnie zespół badaczy jest w trakcie dokładnego mierzenia jak długo światło tworzące każdy z czterech obrazów potrzebowało, aby do nas dotrzeć. Różnice między tymi czasami pozwolą nam obliczyć stałą Hubble’a – tempo rozszerzania Wszechświata. To szczególnie istotna informacja, szczególnie w obliczu niedawnych rozbieżności tych wartości w lokalnym i we wczesnym Wszechświecie.

Choć soczewkowane supernowe są ekstremalnie ważne w kosmologii, to są one równie trudne do znalezienia. Ich odkrycie nie tylko zależy od bardzo szczególnego i precyzyjnego ułożenia obiektów we Wszechświecie, lecz są one także widoczne przez bardzo krótki okres czasu. „Odkrycie iPTF16geu to jak znalezienie igły w stogu siana”, mówi Rahman Amanullah, współautor i badacz ze Sztokholmu. „Odkrywa przed nami kilka informacji, lecz prowokuje całą lawinę innych”.

Źródło STScI

iPTF16geu w obserwacjach z przeglądu SDSS
Zdjęcie soczewkowanej supernowej wykonane w Obserwatorium W. M. Kecka