Какво ще кажете за четири свръхнови за цената на един? Използвайки космическия телескоп Хъбъл, д-р Патрик Кели от Калифорнийския университет в Беркли, заедно с екипите GLASS (Gism Lens Amplified Survey from Space) и екипите на Hubble Frontier Fields,открит отдалечена свръхнова, легнала в четири копия от себе си от мощната гравитация на предния план галактически клъстер. Обект на SN Refsdal, обектът е открит в богатия галактически клъстерMACS J1149.6 + 2223 пет милиарда светлинни години от Земята в съзвездието Лъв. Това е първата свръхновата мултиплицирана всяка открита и една от най-екзотичните миражи на природата.
Гравитационните лещи са израснали от Айнщайн Теория на относителносттакъдето той предвиждаше, че масивните предмети ще се огъват и извиват тъканта на космическо време, Колкото по-масивен е обектът, толкова по-тежко е огъването. Можем да представим това, като си представим дете, което стои на батут, а теглото му натиска трапчинка в тъканта. Заменете детето с възрастен 200 килограма, а повърхността на батута провисва още повече.
По същия начин масивното Слънце създава дълбока, но невидима трапчинка в тъканта на космическото време. Планетите усещат това „изкривяване на пространството“ и буквално се търкалят към Слънцето. Само тяхното странично движение или ъглов импулс ги предпазват от попадане направо в слънчевата зона.
Извито пространство, създадено от масивни предмети, също огъва светлинни лъчи. Айнщайн предсказа, че светлина от звезда, минаваща близо до Слънцето или друг масивен обект, ще следва този невидим извит космически пейзаж и ще бъде отклонена от иначе прав път. В действителност, обектът действа като обектив, огъва и пренасочва светлината от далечния източник към по-ярко изображение или множество и изкривени изображения. Известен още като отклонение на звездна светлина, днес го наричаме гравитационно лещиране.
Симулация на изкривено пространствено време около масивен галактически клъстер във времето
Оказва се, че има много от тези гравитационни лещи под формата на масивни струпвания на галактики. Те съдържат редовна материя, както и огромни количества от все още загадъчната тъмна материя, която представлява 96% от материалните неща във Вселената. Богатите галактически клъстери действат като телескопи - огромната им маса и мощната гравитация увеличават и усилват светлината на галактиките милиарди светлинни години отвъд, като правят видимо онова, което иначе никога няма да се види.
Да се върнем към SN Refsdal, наречен на Sjur Refsdal, норвежки астрофизик, който рано работи в областта на гравитационните лещи. Масивна елиптична галактика в клъстера MACS J1149 „обективира“ далечната свръхнова 9,4 милиарда светлинна година и нейната спирална галактика от фоновата неясност в светлината на прожекторите. Мощната гравитация на елипсовидите е свършила прекрасна работа за изкривяване на космическото време, за да приведе свръхновата в полезрение също така изкривява формата на приемащата галактика и разделя свръхновата на четири отделни, подобно ярки изображения. За да създаде такава чиста симетрия, SN Refsdal трябва да бъде точно подравнен зад центъра на галактиката.
Сценарият тук наподобява поразително Кръстът на Айнщайн, гравитационно наклонен квазар, при който светлината на отдалечен квазар е разбита на четири изображения, подредени около галактиката на предния план. Квазарните изображения мигат или променят яркостта с течение на времето, както са microlensed чрез преминаването на отделни звезди в галактиката. Всяка звезда действа като по-малка леща в рамките на основната леща.
Подробните цветни изображения, направени от групите на GLASS и Hubble Frontier Field, показват, че хостващата галактика на свръхновата е също многократно изобразена от гравитацията на галактическия клъстер. Според техните скорошна хартия, Кели и екипът все още работят за получаване на спектри на свръхновата, за да определят дали е резултат от неконтролираното изгаряне и експлозия на бяла звезда-джудже (Тип Ia) или катаклизматичния срив и отскок на свръхгигантска звезда, която е изчерпала гориво (Тип II).
Времето, което светлината отнема за пътуване до Земята от всяко от обективните изображения, е различно, тъй като всеки следва малко по-различен път около центъра на обективната галактика. Някои пътеки са по-къси, други по-дълги. Чрез тайминг на вариации на яркостта между отделните изображения екипът се надява да осигури ограничения не само за разпределението на ярка материя срещу тъмна материя в обективната галактика и в клъстера, но използва тази информация, за да определи скоростта на разширяване на Вселената.
Можете да изтръгнете много от космически мираж!
