Повторный запуск взрыва сверхновой звезды ожидается в 2037 году

Теперь, заглянув далеко за пределы Солнечной системы, астрономы добавили надежное предсказание события, происходящего глубоко в межгалактическом пространстве: изображение взрывающейся звезды, получившее название Supernova Requiem, которое появится примерно в 2037 году. Хотя эта ретрансляция не будет видна. невооруженным глазом некоторые будущие телескопы смогут его обнаружить.

Теперь вы их видите, теперь нет. Три изображения одной и той же сверхновой появляются на изображении 2016 года слева, сделанном космическим телескопом Хаббла. Но они исчезли в образе 2019 года. Далекая сверхновая, получившая название Реквием, встроена в гигантское скопление галактик MACS J0138. Скопление настолько массивно, что его мощная гравитация искривляет и усиливает свет сверхновой, находящейся в галактике далеко позади него. Это явление, называемое гравитационным линзированием, также разделяет свет сверхновой на несколько зеркальных изображений, выделенных белыми кружками на изображении 2016 года. Сверхновая, полученная множеством изображений, исчезает на изображении того же скопления 2019 года справа. Снимок, сделанный в 2019 году, помог астрономам подтвердить родословную объекта. Сверхновые со временем взрываются и исчезают. Исследователи предсказывают, что повторный запуск той же сверхновой звезды появится в 2037 году. Прогнозируемое местоположение этого четвертого изображения выделено желтым кружком в верхнем левом углу. Свету от Supernova Requiem потребовалось примерно 10 миллиардов лет для своего путешествия, в зависимости от расстояния до его галактики. Свету MACS J0138.0-2155, захваченному Хабблом из скопления, потребовалось около четырех миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Изображения были сделаны в ближнем инфракрасном свете с помощью широкоугольной камеры 3 Хаббла. Авторы и права: ОБРАБОТКА ИЗОБРАЖЕНИЙ: Джозеф Де Паскуале (STScI)

Оказывается, это будущее появление будет четвертым известным изображением той же сверхновой, увеличенной, увеличенной яркостью и разделенной на отдельные изображения массивным скоплением галактик на переднем плане, действующим как космический зум-объектив. Три изображения сверхновой были впервые обнаружены из архивных данных, сделанных в 2016 году космическим телескопом НАСА Хаббл.

Множественные изображения создаются мощной гравитацией скопления галактик-монстров, которая искажает и усиливает свет от сверхновой, находящейся далеко позади него, — эффект, называемый гравитационным линзированием. Впервые предсказанный Альбертом Эйнштейном, этот эффект похож на изгиб света стеклянной линзы для увеличения изображения удаленного объекта.

Три изображения сверхновой с линзами, видимые как крошечные точки, сделанные на одном снимке телескопа Хаббла, представляют свет от последствий взрыва. Точки различаются по яркости и цвету, что означает три различные фазы затухающего взрыва, когда он остывает с течением времени.

«Это новое открытие является третьим примером сверхновой, полученной множеством изображений, для которой мы можем фактически измерить задержку во времени прибытия», — пояснил ведущий исследователь Стив Родни из Университета Южной Каролины в Колумбии. «Это самый дальний из трех, и прогнозируемая задержка чрезвычайно велика. Мы сможем вернуться и увидеть окончательное прибытие, которое, по нашим прогнозам, произойдет в 2037 году, плюс-минус через пару лет ».

Свету MACS J0138.0-2155, захваченному Хабблом из скопления, потребовалось около четырех миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Свету от Supernova Requiem потребовалось примерно 10 миллиардов лет для своего путешествия, в зависимости от расстояния до его галактики.

Прогноз команды о возвращении сверхновой звезды основан на компьютерных моделях скопления, которые описывают различные пути, по которым свет сверхновой проходит через лабиринт комковатой темной материи в галактической группировке. Темная материя — это невидимый материал, который составляет основную часть материи Вселенной и является опорой, на которой построены галактики и скопления галактик.

Каждое увеличенное изображение проходит через скопление своим маршрутом и достигает Земли в разное время, отчасти из-за различий в длине путей, по которым светит сверхновая.

«Когда какой-либо свет проходит вблизи очень массивного объекта, такого как галактика или скопление галактик, искривление пространства-времени, о котором нам говорит общая теория относительности Эйнштейна, присутствует для любой массы, задерживает перемещение света вокруг этой массы», — сказал Родни. .

Он сравнивает различные световые пути сверхновой звезды с несколькими поездами, которые покидают станцию ​​одновременно, все движутся с одинаковой скоростью и направляются в одно и то же место. Однако каждый поезд следует по разному маршруту, и расстояние для каждого маршрута не одинаковое. Поскольку поезда движутся по рельсам разной длины по разной местности, они не прибывают в пункт назначения одновременно.

Кроме того, линзовое изображение сверхновой, которое, по прогнозам, должно появиться в 2037 году, отстает от других изображений той же сверхновой, потому что ее свет проходит прямо через середину скопления, где находится самое плотное количество темной материи. Огромная масса кластера искривляет свет, вызывая более длительную задержку. «Он прибывает последним, потому что это похоже на поезд, который должен спуститься глубоко в долину и снова выйти из нее. Это самый медленный путь света, — объяснил Родни.

Изображения сверхновой в линзах были обнаружены в 2019 году Гейбом Браммером, соавтором исследования в Центре космического рассвета Института Нильса Бора при Копенгагенском университете в Дании. Браммер заметил зеркальные изображения сверхновых во время анализа далеких галактик, увеличенных массивными скоплениями галактик на переднем плане, в рамках продолжающейся программы Хаббла под названием REsolved QUIEscent Magnified Galaxies (REQUIEM).

Он сравнивал новые данные REQUIEM за 2019 год с архивными изображениями, полученными в 2016 году из другой научной программы Хаббла. Его внимание привлек крошечный красный объект в данных 2016 года, который он изначально думал, что это далекая галактика. Но он исчез на изображениях 2019 года.

«Но затем, при дальнейшем изучении данных за 2016 год, я заметил, что на самом деле было три увеличенных объекта, два красных и фиолетовый», — пояснил он. «Каждый из трех объектов был соединен с линзированным изображением далекой массивной галактики. Мне сразу же было подсказано, что это не далекая галактика, а на самом деле временный источник в этой системе, который исчез из поля зрения на изображениях 2019 года, как выключенная лампочка ».

Браммер объединился с Родни, чтобы провести дальнейший анализ системы. Изображения линзированных сверхновых расположены по дуге вокруг ядра скопления. Они выглядят как маленькие точки рядом с размазанными оранжевыми деталями, которые, как считается, являются увеличенными снимками родительской галактики сверхновой.

Соавтор исследования Йохан Ришар из Лионского университета во Франции составил карту количества темной материи в скоплении, выведенную на основе полученных линз. На карте показаны предполагаемые местоположения линзированных объектов. По прогнозам, эта сверхновая снова появится в 2042 году, но она будет настолько тусклой, что исследовательская группа считает, что ее не будет видно.

Захват повторного прогона взрывного события поможет астрономам измерить временные задержки между всеми четырьмя изображениями сверхновой, что даст ключ к разгадке типа искривленной космической местности, которую должен был покрыть свет взорвавшейся звезды. Вооружившись этими измерениями, исследователи могут точно настроить модели, отображающие массу скопления. Создание точных карт темной материи массивных скоплений галактик — еще один способ для астрономов измерить скорость расширения Вселенной и исследовать природу темной энергии, загадочной формы энергии, которая работает против гравитации и заставляет космос расширяться с большей скоростью.

«Этот метод временной задержки ценен, потому что это более прямой способ измерения скорости расширения Вселенной», — пояснил Родни. «Эти длительные задержки особенно ценны, потому что вы можете получить хорошее и точное измерение этой временной задержки, если будете просто терпеливы и ждать годы, в данном случае более десяти лет, чтобы вернулось окончательное изображение», — сказал он. «Это совершенно независимый способ вычисления скорости расширения Вселенной. Реальная ценность в будущем будет заключаться в использовании большей выборки из них для повышения точности ».

С запуском римского космического телескопа Нэнси Грейс и началом работы в обсерватории Веры К. Рубин в ближайшие 20 лет получение изображений сверхновых в линзах станет все более распространенным явлением. Оба телескопа будут наблюдать большие участки неба, что позволит им обнаружить десятки сверхновых с множеством изображений.

Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА, также смогут обнаруживать свет от сверхновой Реквием в другие эпохи взрыва. Результаты команды появятся 13 сентября в журнале. Природа Астрономия.