Astronomové viděli stejnou supernovu třikrát díky gravitační čočce. A za dvacet let si myslí, že to uvidí ještě jednou

Pro lidi je těžké omotat hlavu skutečností, že existují galaxie tak daleko, že světlo z nich vycházející může být deformováno způsobem, že ve skutečnosti zaznamenají určitý druh časového zpoždění. Ale to je přesně to, co se děje s extrémními formami gravitační čočky , jako jsou ty, které nám poskytují krásné obrázky Einsteinovy ​​prsteny . Ve skutečnosti může být dilatace času kolem některých z těchto galaxií tak extrémní, že světlo z jediné události, jako je supernova, se může na Zemi skutečně objevit v dramaticky odlišných časech. To je přesně to, co tým vedl Dr. Steven Rodney na University of South Carolina a Dr. Gabriel Brammer z Kodaňské univerzity zjistil. Až na to, že se již objevily tři kopie této supernovy – a tým si myslí, že se objeví znovu, za 20 let.

Nalezení takové supernovy je důležité nejen pro její schopnosti ohýbat mysl – pomáhá také urovnat důležitou debatu v kosmologické komunitě. Rychlost rozpínání vesmíru překonala rychlost očekávanou při výpočtu z kosmické mikrovlnné záření pozadí . Nejčastěji se tento kosmologický hlavolam řeší vyvoláním „ temná energie “ – stínová síla, která je údajně zodpovědná za zvýšení rychlosti zrychlení. Ale vědci ve skutečnosti nevědí, co je temná energie, a aby na to přišli, potřebují lepší model fyziky raného vesmíru.

UT video popisující kosmické mikrovlnné záření na pozadí, které se používá k částečnému výpočtu rychlosti rozpínání vesmíru.

Jedním ze způsobů, jak získat tento lepší model, je najít událost, která je aktivně deformována gravitační čočkou. Důležité je, že stejná událost se musí objevit ve dvou oddělených, odlišných časech, aby poskytla vstup pro výpočet poměru vzdálenosti mezi galaxií provádějící čočku a galaxií v pozadí, která byla zdrojem události.

Tento poměr je důležitou součástí při výpočtu některých proměnných spojených s temnou energií. A kandidát na supernovu Drs. Rodney a Brammer nalezený je jedním z nejlépe definovaných k dnešnímu dni. Je to teprve třetí takový příklad supernovy s více čočkami. kvasary byly také zachyceny se svými vlastními časovými zpožděními, ale proměnná povaha kvasarů samotných je činí méně než ideálními pro druh výpočtů úhlových vzdáleností, které kosmologové potřebují.

UT Video popisující gravitační čočku.

Nová supernova, známá jako AT2016jka, byla vytěžena z dat HST shromážděných v roce 2016. Nachází se v „nejpozoruhodnější galaxii, na kterou se zaměřil REQUIEM [pozorovací program na HST, který zachytil data]“, a nachází se v galaxii známé jako MRG- M0138.

MRG-M0138 je „čtyřnásobná čočka“, což znamená, že čtyři kopie galaxie lze vidět rozptýlené kolem kupy galaxií blíže naší vlastní galaxii, známé jako MAC J0138.02155. Takže když tým v červenci 2019 zkoumal data v regionu, zaznamenal tři bodové zdroje světla, které byly přítomné v datech z července 2016, již tam nebyly. S největší pravděpodobností data z července 2016 zachytila ​​supernovu objektivovanou 3 různými způsoby.

Video UT o topologii vesmíru, které ukazuje, jak se hmota shlukuje a může ovlivnit čas.

Očekávaná čtvrtá čočka se však v datech HST neprojevila. Pomocí svého modelu čočky pro systém tým určil, že čtvrtý snímek by se měl objevit někdy kolem roku 2037, plus mínus několik let. S tak dlouhou základní dobou mezi výskyty stejné události by tato supernova poskytla cenná data pro debatu o dilataci času při událostech gravitační čočky.

Bohužel to také znamená, že vědci musí čekat téměř 20 let, než se k těmto datům dostanou. Znamená to také, že musí bedlivě sledovat tu část oblohy v 2letém okně, ve kterém výpočty předpovídají, že se objeví čtvrtý snímek supernovy. Asi by nebyl špatný nápad nechat si tam půl oka. zbytek času také pro případ, že by se objevil dříve, než se očekávalo.

UT video o temné energii a o tom, jak víme, že existuje.

Pokud vše půjde dobře, bude tento poslední kus údajů o přesném datu nejvyšší jasnosti supernovy dobře monitorován novou flotilou kosmologických přístrojů. Dalekohledy jako Vera Rubin a Nancy Grace slibují pozorování stovek těchto čočkovitých supernov, které mohou poskytnout ještě více dat pro další omezení temné energie. Doufejme, že se jim také podaří zachytit poslední lapání po dechu supernovy v MRG-M0138, završit skvělou detektivní práci a dokázat, jak neuvěřitelná gravitační dilatace času skutečně je.

Další informace:
arXiv - Supernova s ​​gravitační čočkou s pozorovatelným dvoudekádovým časovým zpožděním
Sci-News – Astronomové objevili dvanáct nových čtyřnásobně zobrazených kvasarů
Forbes - Osm nových čtyřnásobných čoček není jen úžasných, ale odhalují teplotu temné hmoty

Hlavní obrázek:
Snímek kupy MAC J0138.02155 a galaxie MRG-M0138 s gravitační čočkou ukazující umístění tří pozorovaných případů supernovy (SN1-3) a očekávané umístění čtvrté instance (SN4), které se podle odhadů objeví kolem roku 2037.
Kredit - Rodney, Brammer a kol.