Как насчет четырех сверхновых по цене одного? Используя космический телескоп Хаббл, д-р Патрик Келли из Калифорнийского университета в Беркли вместе с командами GLASS (обзор с усиленной линзой из космоса) и Hubble Frontier Fields,обнаруженный отдаленная сверхновая, линзованная в четыре копии самой себя мощной гравитацией скопления галактики на переднем плане. Названный С. Н. Рефсдал, объект был обнаружен в скоплении богатой галактикиMACS J1149.6 + 2223 пять миллиардов световых лет от Земли в созвездии Льва. Это первая обнаруженная сверхновая сверхновая и одна из самых экзотических миражей природы.
Гравитационные линзы выросли из Эйнштейна Теория относительностигде он предсказал, что массивные объекты будут сгибаться и деформироваться пространство-время, Чем массивнее объект, тем сильнее изгиб. Мы можем представить это, представив ребенка, стоящего на батуте, его вес вдавливает ямочку в ткань. Замените ребенка 200-килограммовым взрослым, и поверхность батута провисает еще больше.
Точно так же массивное Солнце создает глубокую, но невидимую ямку в ткани пространства-времени. Планеты ощущают эту «кривизну пространства» и буквально катятся к Солнцу. Только их боковое движение или угловой момент не дают им упасть прямо в солнечный ад.
Изогнутое пространство, созданное массивными объектами, также изгибает лучи света. Эйнштейн предсказал, что свет от звезды, проходящей около Солнца или другого массивного объекта, будет следовать за этим невидимым искривленным космическим пространством и отклоняться от в противном случае прямой траектории. Фактически, объект действует как линза, изгибая и перефокусируя свет от удаленного источника в более яркое изображение или в несколько искаженных изображений. Также известный как отклонение звездного света, в настоящее время мы называем это гравитационным линзированием.
Моделирование искаженного пространства-времени вокруг массивного скопления галактик во времени
Оказывается, существует множество таких гравитационных линз в виде массивных скоплений галактик. Они содержат обычную материю, а также огромное количество все еще таинственной темной материи, которая составляет 96% материального материала во вселенной. Богатые скопления галактик действуют как телескопы - их огромная масса и мощная гравитация увеличивают и усиливают свет галактик за миллиарды световых лет, делая видимыми то, что иначе никогда бы не увидели.
Давайте вернемся к С. Н. Рефсдалу, названному по имени Сюр Рефсдал, норвежского астрофизика, который рано работал в области гравитационного линзирования. Массивная эллиптическая галактика в скоплении MACS J1149 «линзует» далекую сверхновую, равную 9,4 миллиарда световых лет, и ее спиральную галактику, из которой она скрыта от фоновой тени до центра внимания. Мощная гравитация эллиптика проделала прекрасную работу по искажению пространства-времени, чтобы увидеть сверхновую, также искажает форму принимающей галактики и разделяет сверхновую на четыре отдельных, одинаково ярких изображения. Чтобы создать такую аккуратную симметрию, SN Refsdal должен быть точно выровнен позади центра галактики.
Сценарий здесь имеет поразительное сходство с Крест Эйнштейнаквазар с гравитационной линзой, где свет удаленного квазара был разбит на четыре изображения, расположенные вокруг переднего плана линзирующей галактики. Изображения квазара мерцают или меняют яркость с течением времени микролинзовый прохождением отдельных звезд в галактике. Каждая звезда действует как меньшая линза в основной линзе.
Подробные цветные изображения, сделанные группами GLASS и Hubble Frontier Fields, показывают, что галактика-хозяин сверхновой также многократно отображается под действием силы тяжести скопления галактики. Согласно их недавняя статьяКелли и его команда все еще работают над получением спектров сверхновой, чтобы определить, является ли она результатом неконтролируемого горения и взрыва звезды белого карлика (Тип Ia) или катастрофического коллапса и отскока сверхгигантской звезды, у которой закончилось топливо (Тип II).
Время, которое требуется свету, чтобы попасть на Землю с каждого из линзированных изображений, различно, потому что каждое из них следует немного другим путем вокруг центра линзообразующей галактики. Некоторые пути короче, некоторые длиннее. По времени вариации яркости между отдельными изображениями команда надеется установить ограничения не только на распределение яркой материи в сравнении с темной материей в линзирующей галактике и в скоплении, но и использовать эту информацию для определения скорости расширения Вселенной.
Вы можете выжать много из космического миража!
