A co čtyři supernovy za cenu jednoho? Patrick Kelly z Kalifornské univerzity v Berkeley pomocí Hubbleovho vesmírného dalekohledu spolu s týmy GLASS (Grism Lens Amplified Survey from Space) a Hubble Frontier Fields Teams,objevil vzdálená supernova čočka do čtyř kopií sebe sama díky silné gravitaci galaxie v popředí. Daboval SN Refsdal, objekt byl objeven v bohaté galaxiiMACS J1149.6 + 2223 pět miliard světelných let od Země v souhvězdí Leva. Je to první supernova s více objektivy, která byla objevena, a jedna z nejexotičtějších zázraků přírody.
Z Einsteinových vyrostly gravitační čočky Teorie relativitykde předpovídal masivní předměty, které by se ohýbaly a deformovaly vesmírný čas. Čím je objekt masivnější, tím těžší je ohyb. Můžeme si to představit tím, že si představíme dítě stojící na trampolíně, její hmotnost tlačí důlku do tkaniny. Vyměňte dítě za 200 liber dospělého a povrch trampolíny klesá ještě více.
Obdobně masivní Slunce vytváří hlubokou, ale neviditelnou jamku v struktuře časoprostoru. Planety cítí toto „zakřivení prostoru“ a doslova se valí směrem ke Slunci. Pouze jejich boční pohyb nebo úhlová hybnost jim brání padat přímo do slunečního pekla.
Zakřivený prostor vytvořený masivními objekty také ohýbá paprsky světla. Einstein předpověděl, že světlo z hvězdy procházející poblíž Slunce nebo jiného masivního objektu bude následovat tuto neviditelnou zakřivenou kosmickou krajinu a bude odkloněno od jinak rovné cesty. Ve skutečnosti objekt funguje jako čočka, ohýbá a znovu zaostřuje světlo ze vzdáleného zdroje do jasnějšího obrazu nebo více a zkreslených obrázků. Také známý jako odklon hvězdného světla, dnes jej nazýváme gravitační čočky.
Simulace zkresleného časoprostoru kolem mohutné galaxie v čase
Ukázalo se, že existuje spousta těchto gravitačních čoček v podobě masivních shluků galaxií. Obsahují běžnou hmotu i obrovské množství stále záhadné temné hmoty, která tvoří 96% hmotného materiálu ve vesmíru. Bohaté galaktické klastry fungují jako dalekohledy - jejich obrovská hmotnost a silná gravitace zvětšují a zesilují světlo galaxií o miliardy světelných let dále, a zviditelňují to, co by se jinak nikdy nevidělo.
Vraťme se k SN Refsdal, pojmenovanému pro norského astrofyzika Sjura Refsdale, který brzo pracoval v oblasti gravitačních čoček. Masivní eliptická galaxie v klastru MACS J1149 „čočky“ vzdálená supernova ve vzdálenosti 9,4 miliard světelného roku a její hostitelská spirální galaxie od temnoty pozadí do záře reflektorů. Silná gravitace eliptické soustavy odvádí skvělou práci, která zkresluje časoprostor, aby přinesla do vidění supernovu, také zkresluje tvar hostitelské galaxie a dělí supernovu na čtyři samostatné, podobně jasné obrazy. Chcete-li vytvořit takovou úhlednou symetrii, musí být SN Refsdal přesně zarovnán za střed galaxie.
Scénář je zde velmi nápadný Einsteinův kříž, gravitační čočkový kvazar, kde světlo vzdáleného kvazaru bylo rozděleno do čtyř obrazů uspořádaných kolem galaxie zaměřené na popředí. Obrazy kvasaru blikají nebo mění jas v průběhu času mikročočky průchodem jednotlivých hvězd v galaxii. Každá hvězda funguje jako menší čočka v hlavní čočce.
Podrobné barevné obrázky pořízené skupinami GLASS a Hubble Frontier Fields ukazují, že hostitelská galaxie supernovy je také mnohonásobně zobrazena gravitací clusteru galaxie. Podle jejich nedávný papír, Kelly a tým stále pracují na získání spektra supernovy, aby určili, zda je to důsledek nekontrolovaného pálení a výbuchu bílé trpasličí hvězdy (Typ Ia) nebo kataklyzmatického kolapsu a odrazu supergiantní hvězdy, která došla paliva (Typ II).
Časové světlo, které trvá, než cestuje na Zemi z každého z objektivových obrazů, je jiné, protože každý sleduje mírně odlišnou cestu kolem středu objektivové galaxie. Některé cesty jsou kratší, jiné delší. Načasováním variace jasu mezi jednotlivými obrazy tým doufá, že poskytne omezení nejen na distribuci jasné hmoty versus temné hmoty v galaxii v objektivu a ve shluku, ale tyto informace použije k určení rychlosti expanze vesmíru.
Můžete hodně vytlačit z kosmického mihu!
