Ce zici de patru supernove pentru prețul uneia? Folosind Telescopul Spațial Hubble, Dr. Patrick Kelly de la Universitatea din California-Berkeley împreună cu echipele GLASS (Grism Lens Amplified Survey from Space) și echipele Hubble Frontier Fields,descoperit o supernovă de la distanță s-a impus în patru exemplare de ea însăși de gravitatea puternică a unui grup de galaxii prim-plan. Numit SN Refsdal, obiectul a fost descoperit în bogatul grup de galaxiiMACS J1149.6 + 2223 la cinci miliarde de ani lumină de Pământ în constelația Leu. Este prima supernovă cu multiple lentile, descoperită și unul dintre cele mai exotice miraje ale naturii.
Lentilele gravitaționale au apărut din cele ale lui Einstein Teoria relativitatiiîn care a prezis că obiectele masive se vor îndoi și arăta țesătura din spațiu timp. Cu cât obiectul este mai masiv, cu atât este mai severă îndoirea. Putem imagina acest lucru imaginându-ne un copil care stă pe o trambulină, cu greutatea ei apăsând pe o țesătură. Înlocuiți copilul cu un adult de 200 de kilograme și suprafața trambulinei scade și mai mult.
În mod similar, Soarele masiv creează o umplere profundă, dar invizibilă, în țesătura spațiului. Planetele simt această „curbură a spațiului” și se rostogolesc literalmente spre Soare. Doar mișcarea lor laterală sau impulsul unghiular îi împiedică să cadă direct în infernul solar.
Spațiul curbat creat de obiecte masive îndoaie și razele de lumină. Einstein a prezis că lumina de la o stea care trece lângă Soare sau alt obiect masiv va urma acest peisaj spațial curbat invizibil și va fi deviată de la o cale de altfel dreaptă. De fapt, obiectul acționează ca o lentilă, îndoind și refocând lumina de la sursa îndepărtată, fie într-o imagine mai strălucitoare, fie în imagini multiple și distorsionate. Cunoscută și sub denumirea de deviere a luminii stelare, astăzi o numim lentila gravitațională.
Simularea spațiului distorsionat în jurul unui grup masiv de galaxii în timp
Se dovedește că există o mulțime de aceste lentile gravitaționale, sub forma unor grupări masive de galaxii. Acestea conțin substanță obișnuită, precum și cantități vaste de materie întunecată și misterioasă, care constituie 96% din materialele din univers. Grupurile de galaxii bogate acționează ca telescoapele - masa lor enormă și gravitația lor puternică măresc și intensifică lumina galaxiilor de miliarde de ani lumină dincolo, făcând vizibil ceea ce altfel nu s-ar mai vedea.
Să revenim la SN Refsdal, numit pentru Sjur Refsdal, un astrofizician norvegian care a lucrat timpuriu în domeniul lentilei gravitaționale. O galaxie eliptică masivă în clusterul MACS J1149 „lentile”, supernova la distanță de 9,4 miliarde de ani-lumină și galaxia sa spirală gazdă, de la obscuritatea de fundal în lumina reflectoarelor. Puternica gravitație eliptică a făcut o treabă bună de distorsionare a spațiului pentru a aduce supernova în vedere distorsionează și forma galaxiei gazdă și împarte supernova în patru imagini separate, la fel de strălucitoare. Pentru a crea o astfel de simetrie îngrijită, SN Refsdal trebuie să fie aliniat cu exactitate în spatele centrului galaxiei.
Scenariul de aici are o asemănare izbitoare cu Crucea lui Einstein, un quasar cu lentila gravitațională, unde lumina unui quasar de la distanță a fost spartă în patru imagini dispuse despre galaxia cu lentile primare. Imaginile cuasar clipesc sau se schimbă în luminozitate în timp, așa cum sunt microlensed prin trecerea stelelor individuale în cadrul galaxiei. Fiecare stea acționează ca o lentilă mai mică în interiorul lentilei principale.
Imaginile color detaliate ale grupurilor GLASS și Hubble Frontier Fields arată că galaxia gazdă a supernovei este, de asemenea, imaginată în mod multiplu prin gravitatea grupului galaxiei. Conform lor lucrare recentă, Kelly și echipa încă lucrează la obținerea spectrelor supernovei pentru a determina dacă aceasta a rezultat din arderea și controlul necontrolat al unei stele pitice albe (Tip Ia) sau din prăbușirea și revenirea cataclismică a unei stele supergigante care a rămas fără combustibil (Tip II).
Timpul pe care lumina necesită să călătorească pe Pământ de la fiecare dintre imaginile lentilate este diferit, deoarece fiecare urmărește o cale ușor diferită în jurul centrului galaxiei cu lentile. Unele căi sunt mai scurte, altele mai lungi. Prin sincronizarea variații de luminozitate între imaginile individuale, echipa speră să ofere constrângeri nu numai în distribuția materiei strălucitoare față de materia întunecată în galaxia cu lentile și în cluster, ci să folosească informațiile respective pentru a determina rata de expansiune a universului.
Puteți stoarce mult dintr-un miraj cosmic!
