Webb dostrzega drugą soczewkowaną supernową w odległej galaktyce
Korzystając z JWST i HST astronomowie odkryli drugą soczewkowaną grawitacyjnie supernową w tej samej galaktyce.
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, ale oczekuje się, że dodatkowy obraz supernowej będzie widoczny około 2035 roku. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI) i Andrew Newman (Carnegie Institution for Science)
W listopadzie 2023 roku Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba 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. Oprócz zakrzywienia i powiększenia odległej galaktyki, 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 wykonanych w 2016 roku. Gdy inna grupa astronomów przeanalizowała zdjęcia Webba 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. Możemy porównać te ścieżki do kilku pociągów, które opuszczają stację w tym samym czasie, wszystkie podróżują 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, pociągi nie docierają do celu w tym samym czasie. Podobnie, obrazy supernowych soczewkowanych grawitacyjnie pojawiają się astronomom w ciągu 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, supernowa była prawdopodobnie 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 przez jego drogę przez ekstremalną grawitację gromady, że nie pojawi się aż do połowy lat 2030. 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, którą nazwaliśmy Supernowa Encore. Encore została odkryta przypadkowo, a teraz aktywnie śledzimy trwającą supernową. Korzystając ze zdjęć Webba, 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
Źródło:
