Soczewkowana supernowa

Dzięki danym uzyskanym z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a astronomowie otrzymali zdjęcie odległej supernowej, podzielone na cztery obrazy. Wielokrotny obraz eksplodującej gwiazdy powstał dzięki tak zwanemu soczewkowaniu grawitacyjnemu. Efekt ten jest widoczny gdy pomiędzy obserwatorem (w tym wypadku HST) a obiektem obserwowanym (tu supernowa) znajdzie się obiekt o silnej grawitacji. Jest nim galaktyka eliptyczna o potężnej grawitacji leżąca w gromadzie galaktyk. Silne pole grawitacyjne zarówno galaktyki jaki i gromady powoduje zakrzywienie światła od supernowej w taki sposób, że otrzymujemy obraz czterech gwiazd ułożonych w krzyż, zwany Krzyżem Einsteina, który przewidział to zjawisko.

Ten wyjątkowy obraz pomoże astronomom udoskonalić swoje oszacowania dotyczące ilości i rozmieszczenia ciemnej materii w galaktyce soczewkującej oraz gromadzie. Ciemnej materii nie można obserwować bezpośrednio, ale sądzi się, że stanowi większość masy Wszechświata. Owe galaktyka i gromada galaktyk, zwane MACS J1149.6+2223 znajdują się w odległości 5 miliardów lat świetlnych od nas. Supernowa poza nimi leży 9,3 miliarda lat świetlnych stąd.

Chociaż astronomowie odkryli dziesiątki zwielokrotnionych obrazów galaktyk i kwazarów, do tej pory nie widzieli soczewkowanej supernowej. Przypuszczają, że będą mieli rzadką możliwość zobaczenia swojego rodzaju powtórki z wybuchu tej supernowej. Gwiazda mogła pojawić się 20 lat temu w innej części gromady i spodziewa się, że ponownie będzie widoczna w ciągu najbliższych pięciu lat gdy już nie będzie za gromadą galaktyk. Przypuszczenia te oparte są na modelowaniu komputerowym gromad opisujące różne drogi światła supernowej, które przechodzi przez labirynt ciemnej materii w galaktycznym zgrupowaniu. Światło każdego z czterech obrazów ma inną drogę do przebycia przez gromadę i dociera do Ziemi w różnym czasie. Jest to spowodowane na przykład tym, że światło jednego obrazu przechodzi przez łuki utworzone przez grawitację gęstej ciemnej materii w gromadzie galaktyk. Cztery obrazy uzyskane przez Hubble’a docierały do niego na przestrzeni kilku tygodni. Mierząc opóźnienie między nimi astronomowie otrzymają informacje na temat rodzaju zakrzywienia przestrzeni, którą porusza się światło supernowej. Pomoże to dopasować model mapowania masy gromady.

Zespoły astronomów poszukują silnie powiększonych supernowych od 2013 roku. Ten obiekt jest najbardziej spektakularnym odkryciem. Supernowa pojawia się jako obiekt 20 razy jaśniejszy niż powinna wynosić jego naturalna jasność, dzięki nałożeniu się na siebie dwóch soczewek. Dominującym efektem soczewki jest gromada galaktyk, która skupia światło supernowej wzdłuż co najmniej trzech oddzielnych ścieżek. Drugi efekt soczewkowania następuje, gdy jedna z tych ścieżek trafia na galaktykę eliptyczną znajdującą się w gromadzie. Astronomowie nadali supernowej przydomek Refsdal na cześć norweskiego astronoma Sjur Refsdala, który zaproponował użycie przesunięcia czasowego obrazów soczewkowanych supernowych do pomiaru ekspansji Wszechświata.