Ponowny wybuch supernowej spodziewany w 2037 roku

Prognozowanie, zwłaszcza w astronomii, to nie lada wyzwanie. Istnieje jednak kilka prognoz, na których astronomowie mogą polegać, jak np. czas zbliżających się zaćmień Księżyca i Słońca, czy też powroty niektórych komet.

Obraz soczewkowanej supernowej REQUIEM przez gromadę galaktyk MACS J0138.0-2155. Źródło: Joseph DePasquale (STScI)

Teraz, spoglądając daleko poza Układ Słoneczny, astronomowie dodali solidną zapowiedź wydarzenia, które będzie miało miejsce głęboko w przestrzeni międzygalaktycznej: obraz eksplodującej gwiazdy, nazwanej Supernowa REQUIEM, która pojawi się około 2037 roku. Mimo, że nie będzie ona widoczna nieuzbrojonym okiem, to niektóre przyszłe teleskopy powinny być w stanie ją dostrzec.

Okazuje się, że przyszłe pojawienie się będzie czwartym znanym widokiem tej samej supernowej, wzmocnionym, rozjaśnionym i podzielonym na osobne obrazy przez masywną gromadę galaktyk na pierwszym planie, działającą jak kosmiczne szkło powiększające. Trzy obrazy supernowej zostały po raz pierwszy odnalezione w archiwalnych danych wykonanych w 2016 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a.

Powielone obrazy powstają dzięki potężnej grawitacji monstrualnej gromady galaktyk, która zniekształciła i wzmocniła światło supernowej znajdującej się daleko za nią. Efekt ten nazywany jest soczewkowaniem grawitacyjnym. https://pl.wikipedia.org/wiki/Soczewkowanie_grawitacyjne Efekt ten, po raz pierwszy przewidziany przez Alberta Einsteina, jest podobny do tego, jak szklana soczewka ugina światło, aby powiększyć obraz odległego obiektu.

Trzy zogniskowane obrazy supernowej, widziane jako maleńkie kropki uchwycone na pojedynczym zdjęciu przedstawiają światło będące następstwem wybuchu. Kropki różnią się jasnością i kolorem, co oznacza trzy różne fazy gasnącego wybuchu, który stygł z czasem.

Światło pochodzące z gromady MACS J0138.0-2155, które uchwycił Hubble, potrzebowało około czterech miliardów lat, aby dotrzeć do Ziemi. Światło z Supernowej REQUIEM potrzebowało na swoją podróż około 10 miliardów lat, bazując na odległości galaktyki-gospodarza.

Przewidywania zespołu dotyczące ponownego pojawienia się supernowej oparte są na komputerowych modelach gromady, które opisują różne ścieżki, jakimi podąża światło supernowej w labiryncie zbitej ciemnej materii zgrupowania galaktyk. Ciemna materia to niewidoczna materia, która stanowi większość materii we Wszechświecie i jest rusztowaniem, na którym zbudowane są galaktyki i gromady galaktyk.

Każdy ze wzmocnionych obrazów przebiega inną drogą przez gromadę i dociera na Ziemię w innym czasie, częściowo ze względu na różnice w długości dróg, którymi podąża światło supernowej.

Ponadto, obraz soczewkowanej supernowej, który ma się pojawić w 2037 roku, jest opóźniony w stosunku do innych obrazów tej supernowej, ponieważ jej światło podróżuje bezpośrednio przez środek gromady, gdzie znajduje się największa ilość ciemnej materii. Ogromna masa gromady zakrzywia światło, powodując większe opóźnienie.

Soczewkowane obrazy supernowych zostały odkryte w 2019 roku przez Gabe'a Brammera, współautora badania w Cosmic Dawn Center w Instytucie Nielsa Bohra na Uniwersytecie Kopenhaskim w Danii. Brammer zauważył zwierciadlane obrazy supernowych podczas analizy odległych galaktyk powiększonych przez masywne gromady galaktyk pierwszego planu w ramach trwającego programu Hubble’a o nazwie REsolved QUIEscent Magnified Galaxies (REQUIEM).

Porównał nowe dane REQUIEM z 2019 roku z archiwalnymi obrazami wykonanymi w 2016 roku w ramach innego programu naukowego Hubble’a. Jego uwagę przykuł maleńki czerwony obiekt w danych z 2016 roku, który początkowo uznał za odległą galaktykę. Jednak na zdjęciach z 2019 roku obiekt ten zniknął.

Ale potem, przy dalszej interpretacji danych z 2016 roku, zauważyłem, że faktycznie były tam trzy powiększone obiekty, dwa czerwone i jeden fioletowy – wyjaśnił. Każdy z tych trzech obiektów był sparowany z soczewkowanym obrazem odległej masywnej galaktyki. Natychmiast zasugerowało mi to, że nie była to odległa galaktyka, ale w rzeczywistości przejściowe źródło w tym układzie, które zniknęło z widoku na obrazach z 2019 roku niczym zgaszona żarówka.

Brammer współpracował ze Stevem Rodneyem z University of South Carolina w Kolumbii, aby przeprowadzić dalszą analizę układu. Zogniskowane obrazy supernowych ułożone są w łuk wokół jądra gromady. Pojawiają się one jako małe kropki w pobliżu rozmazanych pomarańczowych tworów, które są uważane za powiększone migawki galaktyki gospodarza supernowej.

Współautor badania, Johan Richard z Uniwersytetu w Lyonie we Francji, stworzył mapę ilości ciemnej materii w gromadzie, wywnioskowaną na podstawie soczewkowania, które ona wytwarza. Mapa pokazuje przewidywane lokalizacje soczewkowanych obiektów. Przewiduje się, że ta supernowa pojawi się ponownie w 2035 roku, ale będzie tak słaba, że zespół badawczy uważa, że nie będzie widoczna.

Uchwycenie powtórzenia eksplozji pomoże astronomom zmierzyć opóźnienie czasowe pomiędzy wszystkimi czterema obrazami supernowej, co da wskazówki dotyczące rodzaju wypaczonego terenu kosmicznego, jaki musiało pokonać światło eksplodującej gwiazdy. Uzbrojeni w te pomiary, naukowcy będą mogli dopracować modele, które wyznaczają masę gromady. Opracowanie precyzyjnych map ciemnej materii dla masywnych gromad galaktyk to kolejny sposób, w jaki astronomowie mogą zmierzyć tempo ekspansji Wszechświata i zbadać naturę ciemnej energii, tajemniczej formy energii, która działa wbrew grawitacji i powoduje, że Wszechświat rozszerza się w szybszym tempie.

Ta metoda opóźnienia czasowego jest cenna, ponieważ jest to bardziej bezpośredni sposób pomiaru tempa ekspansji Wszechświata, wyjaśnił Rodney: Te długie opóźnienia czasowe są szczególnie cenne, ponieważ można uzyskać dobry, precyzyjny pomiar tego opóźnienia czasowego, jeżeli jest się po prostu cierpliwym i czeka się latami, w tym przypadku ponad dekadę, na powrót ostatecznego obrazu – powiedział. Jest to całkowicie niezależna ścieżka do obliczenia tempa ekspansji Wszechświata. Prawdziwą wartością w przyszłości będzie użycie większej próbki tychże w celu poprawy precyzji.

Dostrzeganie soczewkowanych obrazów supernowych stanie się coraz bardziej powszechne w ciągu najbliższych 20 lat dzięki Nancy Grace Roman Space Telescope oraz rozpoczęciu działalności Obserwatorium Very C. Rubin. Oba teleskopy będą obserwować duże połacie nieba, co pozwoli im dostrzec dziesiątki kolejnych zwielokrotnionych obrazów supernowych.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Dziwne fale radiowe wyłaniają się z kierunku centrum Galaktyki

Odkryto nową „skamieniałą galaktykę” zakopaną głęboko w Drodze Mlecznej

W pobliżu jednej z najstarszych gwiazd w naszej galaktyce odkryto „superziemię”