Za pomocą JWST i HST astronomowie odkryli drugą soczewkowaną grawitacyjnie supernową w tej samej galaktyce.
W listopadzie 2023 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (James Webb Space Telescope (JWST)) zaobserwował masywną gromadę galaktyk o nazwie MACS J0138.0-2155. Dzięki zjawisku znanemu jako soczewkowanie grawitacyjne, po raz pierwszy przewidzianemu przez Alberta Einsteina, odległa galaktyka o nazwie MRG-M0138 wydaje się zakrzywiona przez potężną grawitację sąsiedniej gromady galaktyk. Efekt soczewkowania grawitacyjnego wywołany przez MACS J0138 tworzy pięć różnych obrazów MRG-M0138.
W 2019 roku astronomowie ogłosili zaskakujące odkrycie, że w MRG-M0138 doszło do eksplozji gwiazdy, czyli supernowej, widocznej na zdjęciach z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (Hubble Space Telescope (HST)) wykonanych w 2016 roku. Gdy inna grupa astronomów przeanalizowała zdjęcia zrobione przez JWST z 2023 roku, ze zdumieniem odkryła, że siedem lat później w tej samej galaktyce doszło do drugiej eksplozji supernowej. Justin Pierel i Andrew Newman opowiadają nam więcej o tym pierwszym przypadku znalezienia dwóch soczewkowanych grawitacyjnie supernowych w tej samej galaktyce.
Kiedy supernowa eksploduje za soczewką grawitacyjną, jej światło dociera do Ziemi kilkoma różnymi drogami. Ścieżki te można porównać do kilku pociągów, które opuszczają stację w tym samym czasie, jadą z tą samą prędkością i zmierzają do tego samego miejsca. Każdy pociąg jedzie inną trasą, a ze względu na różnice w długości podróży i ukształtowaniu terenu nie docierają one do celu w tym samym czasie. Podobnie obrazy supernowych soczewkowanych grawitacyjnie pojawiają się w odstępie dni, tygodni, a nawet lat. Mierząc różnice w czasie pojawiania się obrazów supernowych, możemy zmierzyć historię tempa ekspansji Wszechświata, znanego jako stała Hubble’a, co jest obecnie głównym wyzwaniem w kosmologii. Problem polega na tym, że te wielokrotnie zobrazowane supernowe są niezwykle rzadkie – do tej pory wykryto ich mniej niż tuzin.
W tym niewielkim gronie supernowych z 2016 roku MGR-M0138, nazwana Requiem, wyróżniała się z kilku powodów. Po pierwsze, znajdowała się w odległości 10 miliardów lat świetlnych. Po drugie, była to prawdopodobnie supernowa tego samego typu (Ia), który jest używany jako świeca standardowa do pomiaru odległości kosmicznych. Po trzecie, modele przewidywały, że jeden z obrazów supernowej jest tak opóźniony w wyniku podróży przez ekstremalną grawitację gromady, że nie zobaczymy go aż do 2035 roku. Niestety, ponieważ Requiem została odkryta dopiero w 2019 roku, długo po tym, jak zniknęła z pola widzenia, nie było możliwe zebranie wystarczających danych do pomiaru stałej Hubble’a. Teraz znaleźliśmy drugą grawitacyjnie soczewkowaną supernową w tej samej gromadzie, co Requiem, i nazwaliśmy ją Supernowa Encore. Została odkryta przypadkowo, a teraz aktywnie śledzimy trwającą supernową. Korzystając ze zdjęć z JWST, zmierzymy i potwierdzimy stałą Hubble’a w oparciu o tę wielokrotnie zobrazowaną supernową. Potwierdzono, że Encore jest supernową typu Ia, co czyni Encore i Requiem zdecydowanie najodleglejszą parą „rodzeństwa” supernowych typu świecy standardowej, jaką kiedykolwiek odkryto.
Supernowe są zwykle nieprzewidywalne, ale w tym przypadku wiemy, kiedy i gdzie patrzeć, aby zobaczyć ostatnie pojawienie się Requiem i Encore. Obserwacje w podczerwieni około 2035 roku pozwolą uchwycić ich ostatni triumf i dostarczą nowych, precyzyjnych pomiarów stałej Hubble’a.
Opracowanie: Agnieszka Nowak
Więcej informacji:
Źródło: NASA
Na ilustracji: Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostrzegł wielokrotnie zobrazowaną supernową w odległej galaktyce oznaczonej jako MRG-M0138. Dwa obrazy supernowej (zakreślone) są widoczne na powyższym obrazie z kamery NIRCam; dodatkowy obraz supernowej będzie widoczny około 2035 roku. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI) i Andrew Newman (Carnegie Institution for Science)
