Τι θα λέγατε για τέσσερις σουπερνόβα στην τιμή ενός; Χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, ο Δρ Patrick Kelly του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Μπέρκλεϋ μαζί με τις ομάδες GLASS (Grism Lens Amplified Survey from Space) και Hubble Frontier Fields,ανακαλύφθηκε ένα απομακρυσμένο σουπερνόβα φακό σε τέσσερα αντίγραφα του από την ισχυρή βαρύτητα ενός σμήνους γαλαξιών προσκηνίου. Ονομάστηκε SN Refsdal, το αντικείμενο ανακαλύφθηκε στο πλούσιο σύμπλεγμα γαλαξιώνMACS J1149.6 + 2223 πέντε δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό Λέοντα. Είναι το πρώτο σουπερνόβα πολλαπλών φακών που ανακαλύφθηκε και ένας από τους πιο εξωτικούς αντικατοπτρισμούς της φύσης.
Ο βαρυτικός φακός αναπτύχθηκε από τον Αϊνστάιν Θεωρία της σχετικότηταςόπου προέβλεπε τεράστια αντικείμενα να κάμπτουν και να στρεβλώνουν το ύφασμα χωροχρόνος. Όσο πιο μεγάλο είναι το αντικείμενο, τόσο πιο έντονη είναι η κάμψη. Μπορούμε να το φανταστούμε φανταζόμαστε ένα παιδί να στέκεται πάνω σε ένα τραμπολίνο, το βάρος της να πιέζει ένα λακκάκι στο ύφασμα. Αντικαταστήστε το παιδί με έναν ενήλικα 200 κιλών και η επιφάνεια του τραμπολίνο κρεμά ακόμη περισσότερο.
Παρομοίως, ο τεράστιος Ήλιος δημιουργεί μια βαθιά, αλλά αόρατη λάμψη στο ύφασμα του χωροχρόνου. Οι πλανήτες αισθάνονται αυτήν την «καμπυλότητα του χώρου» και κυλούν κυριολεκτικά προς τον Ήλιο. Μόνο η πλευρική τους κίνηση ή η γωνιακή ορμή τους εμποδίζει να πέσουν κατευθείαν στην ηλιακή κόλαση.
Ο καμπύλος χώρος που δημιουργείται από τεράστια αντικείμενα κάμπτει επίσης τις ακτίνες φωτός. Ο Αϊνστάιν προέβλεψε ότι το φως από ένα αστέρι που περνούσε κοντά στον Ήλιο ή άλλο τεράστιο αντικείμενο θα ακολουθούσε αυτό το αόρατο καμπύλο διαστημικό τοπίο και θα εκτρέπεται από μια κατά τα άλλα ευθεία διαδρομή. Στην πραγματικότητα, το αντικείμενο ενεργεί ως φακός, κάμπτοντας και επανεστιάζοντας το φως από την απομακρυσμένη πηγή είτε σε μια φωτεινότερη εικόνα είτε σε πολλές και παραμορφωμένες εικόνες. Γνωστό και ως εκτροπή του αστεριού, σήμερα το αποκαλούμε βαρυτικό φακό.
Προσομοίωση παραμορφωμένου χωροχρόνου γύρω από ένα τεράστιο σμήνος γαλαξιών με την πάροδο του χρόνου
Αποδεικνύεται ότι υπάρχουν πολλοί από αυτούς τους βαρυτικούς φακούς εκεί έξω με τη μορφή τεράστιων ομάδων γαλαξιών. Περιέχουν κανονική ύλη, καθώς και τεράστιες ποσότητες της ακόμα μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που αποτελεί το 96% των υλικών ουσιών στο σύμπαν. Πλούσια σμήνη γαλαξιών λειτουργούν σαν τηλεσκόπια - η τεράστια μάζα και η ισχυρή βαρύτητά τους μεγεθύνουν και εντείνουν το φως των γαλαξιών δισεκατομμύρια έτη φωτός πέρα, καθιστώντας ορατά ό, τι διαφορετικά δεν θα φαινόταν ποτέ.
Ας επιστρέψουμε στο SN Refsdal, που ονομάστηκε για τον Sjur Refsdal, έναν Νορβηγό αστροφυσικό που έκανε πρώιμη δουλειά στον τομέα του βαρυτικού φακού. Ένας τεράστιος ελλειπτικός γαλαξίας στο σύμπλεγμα MACS J1149 «φακούς» του 9,4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός σουπερνόβα και του κεντρικού σπειροειδούς γαλαξία από το φόντο της αφάνειας στο προσκήνιο. Η ισχυρή βαρύτητα του ελλειπτικού έχει κάνει μια καλή δουλειά να παραμορφώνει τον χωροχρόνο για να φέρει το σουπερνόβα σε παραμόρφωση παραμορφώνει επίσης το σχήμα του γαλαξία του ξενιστή και χωρίζει το σουπερνόβα σε τέσσερις ξεχωριστές, παρόμοια φωτεινές εικόνες. Για να δημιουργήσετε μια τέτοια τακτοποιημένη συμμετρία, το SN Refsdal πρέπει να ευθυγραμμιστεί με ακρίβεια πίσω από το κέντρο του γαλαξία.
Το σενάριο εδώ έχει μια εντυπωσιακή ομοιότητα Ο Σταυρός του Αϊνστάιν, ένα βαρυτικό φακό κβάζαρ, όπου το φως ενός απομακρυσμένου κβάζαρ έχει χωριστεί σε τέσσερις εικόνες διατεταγμένες γύρω από τον γαλαξία φακού προσκηνίου. Οι εικόνες κβάζαρ τρεμοπαίζουν ή αλλάζουν στη φωτεινότητα με την πάροδο του χρόνου όπως είναι μικροσκόπιο από το πέρασμα μεμονωμένων αστεριών μέσα στον γαλαξία. Κάθε αστέρι λειτουργεί ως μικρότερος φακός στον κύριο φακό.
Λεπτομερείς έγχρωμες εικόνες που τραβήχτηκαν από τις ομάδες GLASS και Hubble Frontier Fields δείχνουν ότι ο γαλαξίας ξενιστής του σουπερνόβα επίσης πολλαπλασιάζεται πολύ από τη βαρύτητα του σμήνους του γαλαξία. Σύμφωνα με τους πρόσφατη εργασία, Η Kelly και η ομάδα εξακολουθούν να εργάζονται για να αποκτήσουν φάσματα του σουπερνόβα για να προσδιορίσουν αν προήλθε από την ανεξέλεγκτη καύση και έκρηξη ενός λευκού νάνου αστέρα (Type Ia) ή την κατακλυσμική κατάρρευση και ανάκαμψη ενός υπεράντινου αστεριού που έλειπε από καύσιμα (Type II).
Ο χρόνος που χρειάζεται το φως για να ταξιδέψει στη Γη από καθεμία από τις εικόνες με φακό είναι διαφορετική, διότι η καθεμία ακολουθεί μια ελαφρώς διαφορετική διαδρομή γύρω από το κέντρο του γαλαξία του φακού. Ορισμένες διαδρομές είναι μικρότερες, μερικές μεγαλύτερες. Με το συγχρονισμό του παραλλαγές φωτεινότητας μεταξύ των μεμονωμένων εικόνων η ομάδα ελπίζει να παρέχει περιορισμούς όχι μόνο στην κατανομή της φωτεινής ύλης έναντι της σκοτεινής ύλης στον γαλαξία του φακού και στο σύμπλεγμα, αλλά χρησιμοποιούν αυτές τις πληροφορίες για να καθορίσουν τον ρυθμό επέκτασης του σύμπαντος.
Μπορείτε να πιέσετε πολλά από έναν κοσμικό αντικατοπτρισμό!
