Δύο σουπερνόβαμικρό σε έναν γαλαξία, και έναν τόσο μακριά που τον βλέπουμε όπως φαινόταν πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια, θα μπορούσε να είναι κρίσιμος για την αποκάλυψη του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος. Αυτή είναι μια μέτρηση που τείνει να προκαλέσει ένταση στην επιστημονική κοινότητα.
Ο γαλαξίας και οι δύο σουπερνόβα απεικονίστηκαν από τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και James Webb. Οι γαλαξίες γίνονται ορατοί μέσω της δύναμης Βαρυτικός φακός – ένα φαινόμενο στο οποίο μεγάλες ποσότητες μάζας, όπως αυτές που βρίσκονται σε ένα σμήνος γαλαξιών, μπορούν να παραμορφωθούν Χώρος σε ένα «σχήμα φακού» που μπορεί στη συνέχεια να μεγεθύνει και να παραμορφώσει το φως από πιο μακρινούς γαλαξίες.
Το 2016 το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble απεικόνισε τον γαλαξία MRG-M0138, αλλά οι εικόνες αναλύθηκαν πλήρως παρά μόνο τρία χρόνια αργότερα. Το φως από το MRG-M0138 παραμορφώνεται σε πέντε ξεχωριστές εικόνες από τον φακό του σμήνος γαλαξιών MACS J0138.0-2155, το οποίο έχει μέγεθος 4 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από εμάς. Οι εικόνες δεν μοιάζουν ακριβώς με τους γαλαξίες που γνωρίζουμε επειδή παραμορφώνονται σε τόξα λόγω της ατελούς κατάστασης του φακού.
Σχετίζεται με: Ο «Δαχτυλίδι του Αϊνστάιν», που καταγράφηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, είναι το πιο μακρινό αντικείμενο με βαρυτικό φακό που έχει δει ποτέ
Ωστόσο, κατά την εξέταση των εικόνων Hubble το 2019, οι αστρονόμοι παρατήρησαν το έντονο φως από ένα Supernova στο MRG-M0138. Ένας σουπερνόβα τύπου Ia είναι η έκρηξη του α άσπρος νάνοςείτε με σύγκρουση με άλλο λευκό νάνο είτε από κλέψουν αρκετή ύλη από ένα κοντινό συντροφικό αστέρι.
Αλλά τώρα οι αστρονόμοι παρατηρούν το MRG-M0138 με το Διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) ανακάλυψαν ένα δεύτερος Σουπερνόβα τύπου Ia στον μακρινό γαλαξία.
Το πρώτο σουπερνόβα είχε το παρατσούκλι “Ρέκβιεμ”; Αυτό το δεύτερο σουπερνόβα ονομάστηκε “Encore”. Ο MRG-M0138 είναι ο πιο μακρινός γαλαξίας με δύο σουπερνόβα τύπου Ia και αυτό είναι πράγματι πολύ σημαντικό για να βοηθήσει στην επίλυση αυτού που μπορεί να είναι το μεγαλύτερο μυστήριο του κόσμου κοσμολογία αυτή τη στιγμή.
Όταν οι αστρονόμοι μετρούν τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος – μια ποσότητα που ονομάζουμε Σταθερά Hubble – Παίρνετε δύο μη συμβατές τιμές. Αν και με την πρώτη ματιά δεν φαίνεται να υπάρχει σφάλμα σε καμία από τις μετρήσεις, προφανώς και οι δύο δεν μπορούν να είναι σωστές. Έτσι, είτε υπάρχει ένα μη ανιχνεύσιμο σφάλμα στις μετρήσεις μας, είτε υπάρχει κάποια εξωτική νέα φυσική στο παιχνίδι.
Ένας τρόπος μέτρησης της σταθεράς Hubble είναι να αναλυθεί η κοσμικό φόντο μικροκυμάτων (CMB) ακτινοβολία που άφησε πίσω τους οι Μεγάλη έκρηξη. Το CMB είναι διάστικτο με μικροσκοπικές διαφορές θερμοκρασίας που αντιστοιχούν σε διακυμάνσεις στην πυκνότητα της αρχέγονης ύλης που αναπτύχθηκε στους γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών που βλέπουμε σήμερα. Βλέπουμε αυτές τις παραλλαγές και τις δομές μεγάλης κλίμακας το σύμπαν σήμερα συνδέονται άμεσα και βασίζονται σε όσα γνωρίζουμε για αυτά Τυπικό μοντέλο Στην κοσμολογία, οι αστρονόμοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτή τη σχέση για να εξαγάγουν μια τιμή της σταθεράς του Hubble ίση με 67,4 χιλιόμετρα (41,9 μίλια) ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. (ΕΝΑ Megaparsec είναι 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός, που σημαίνει ότι κάθε δευτερόλεπτο οποιοσδήποτε όγκος του διαστήματος με διάμετρο 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός διαστέλλεται κατά 67,4 χιλιόμετρα.)
Ωστόσο, οι σουπερνόβα τύπου Ia είναι επίσης κατάλληλες για τη μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων – και της σταθεράς Hubble. Αυτό συμβαίνει επειδή έχουν ένα τυποποιήσιμο μέγιστο λάμψη Από αυτό μπορούμε να κρίνουμε την πραγματική εσωτερική τους φωτεινότητα. Μπορούμε στη συνέχεια να υπολογίσουμε πόσο μακριά πρέπει να είναι με βάση το πόσο φωτεινά ή αμυδρά μας φαίνονται. Από εκεί, οι αστρονόμοι μπορούν να συγκρίνουν αυτή την απόσταση με αυτή του σουπερνόβα Redshift, το οποίο είναι ένα μέτρο του πόσο γρήγορα διαστέλλεται το διάστημα, επεκτείνοντας έτσι τα μήκη κύματος του φωτός που εκπέμπει η σουπερνόβα – για να δώσει τη σταθερά του Hubble. Ο τελικός υπολογισμός γίνεται χρησιμοποιώντας τον νόμο Hubble-Lemaître, ο οποίος δηλώνει ότι η ταχύτητα ύφεσης είναι ίση με την απόσταση πολλαπλασιαζόμενη με τη σταθερά Hubble. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, οι αστρονόμοι υπολογίζουν 73,2 χιλιόμετρα (45,5 μίλια) ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, που είναι μεγαλύτερη από την τιμή που προκύπτει από το CMB.
Ωστόσο, οι υπερκαινοφανείς με φακούς στο MRG-M0138 έχουν ένα επιπλέον πλεονέκτημα: εμφανίζονται σε πέντε διαφορετικές εικόνες του γαλαξία με φακό.
«Όταν ένα σουπερνόβα εκρήγνυται πίσω από έναν βαρυτικό φακό, το φως φτάνει σε αυτόν Γη με πολλούς διαφορετικούς τρόπους», ανέφεραν σε κοινή δήλωση ο Justin Pierel του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου και ο Andrew Newman του Ινστιτούτου Carnegie για τα Επιστημονικά Παρατηρητήρια. γνώμη.
Αυτά τα μονοπάτια ποικίλλουν σε μήκος, έτσι ο σουπερνόβα μπορεί να εμφανίζεται χωρισμένος στις εικόνες ανά ημέρες, εβδομάδες ή και χρόνια.
«Μετρώντας τις διαφορές στους χρόνους εμφάνισης των εικόνων σουπερνόβα, μπορούμε να μετρήσουμε την ιστορία του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος, γνωστή ως σταθερά Hubble, η οποία αποτελεί σημαντική πρόκληση στην κοσμολογία σήμερα», είπαν οι Pierel και Newman.
Οι σουπερνόβα φακού βρίσκονται σπάνια, με λιγότερες από δώδεκα γνωστές. Αυτό κάνει τους δύο σουπερνόβα τύπου Ia στο MRG-M0138 εξαιρετικά πολύτιμοι.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
— Γιατί μερικές εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb δείχνουν παραμορφωμένους και επαναλαμβανόμενους γαλαξίες;
— Ο βαρυτικός φακός του Ήλιου θα μπορούσε να βοηθήσει στην εύρεση ζωής σε εξωπλανήτες
— Τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε πόσο γρήγορα επιταχύνεται η διαστολή του σύμπαντος
Ωστόσο, υπάρχει μια σύλληψη. Ενώ οι περισσότερες εικόνες των δύο σουπερνόβα έχουν εμφανιστεί, τα μοντέλα της κατανομής των σουπερνόβα προβλέπουν ότι ένα από τα μονοπάτια του φωτός θα είναι πολύ μεγαλύτερο Σκοτεινή ύλη στο σύμπλεγμα φακών. Αυτές οι τελικές εικόνες δεν αναμένεται να εμφανιστούν πριν από τα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 2030.
«Οι υπερκαινοφανείς είναι συνήθως απρόβλεπτοι, αλλά σε αυτή την περίπτωση ξέρουμε πότε και πού να ψάξουμε για τις τελευταίες εμφανίσεις του Requiem και του Encore», είπαν οι Pierel και Newman. «Οι υπέρυθρες παρατηρήσεις γύρω στο 2035 θα συλλάβουν την τελευταία τους ταχύτητα και θα παρέχουν μια νέα και ακριβή μέτρηση της σταθεράς Hubble».
Αν και το γερασμένο διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble μπορεί να μην είναι ενεργό το 2035, το JWST ελπίζουμε να είναι ακόμα ενεργό. Εάν συμβαίνει αυτό και μπορεί να ανιχνευθεί η εμφάνιση των τελικών εικόνων από το Requiem και το Encore, η μέτρηση της σταθεράς Hubble που παρέχουν θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση του ζητήματος εάν η λεγόμενη τάση Hubble είναι απλώς ένα πειραματικό σφάλμα ή ένα πραγματικό ένα φαινόμενο είναι.