Астрономы впервые увидели сверхновую, увеличенную «линзой Эйнштейна»

«Хаббл» впервые смог сфотографировать вспышку сверхновой в далекой галактике, растянутую во времени, увеличенную и «размноженную» гравитационной линзой, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Я искал «увеличенную» сверхновую на протяжении примерно 15 лет. Я обращался во все обзоры, использовал самые разные методики их поиска и фактически уже сдался. Этот результат стал большим сюрпризом для меня. Гравитационные линзы интересны для меня в первую очередь по той причине, что они позволяют нам изучать структуру материи, видимой и темной, на масштабах, которые иначе невозможно достичь», — заявил Ариэль Губар (Ariel Goobar) из университета Стокгольма (Швеция).

Космическая свеча в лупе

Любое скопление темной или видимой материи большой массы взаимодействует со светом и заставляет его лучи искривляться, как это делают обычные оптические линзы. Такой эффект ученые называют гравитационным линзированием. В некоторых случаях искривление пространства помогает астрономам увидеть сверхдалекие объекты – первые галактики Вселенной и их ядра-квазары — которые были бы недоступны для наблюдения с Земли без гравитационного «увеличения».
Если два квазара, галактики или других объекта расположены друг за другом для наблюдателей на Земле, возникает интересная вещь – свет более далекого объекта расщепится при прохождении через гравитационную линзу первого. Из-за этого мы увидим не два, а пять ярких точек, четыре из которых будут световыми «копиями» более далекого объекта.

Свет, проходящий через «линзу Эйнштейна», одновременно замедляется и усиливается

Подобная структура часто называется «Эйнштейновским крестом» из-за того, что ее существование предсказывается теорией относительности. Что самое важное, эта же теория говорит, что каждая копия объекта будет представлять собой «фотографию» квазара, галактики или сверхновой в разные периоды их жизни из-за того, что их свет тратил разное количество времени на выход из гравитационной линзы.

Губару и его коллегам удалось обнаружить редчайший объект такого типа – «увеличенную» сверхновую первого типа, изучая данные, которые собирает автоматический телескоп PTF в Паломарской обсерватории, созданный специально для «охоты» на сверхновые.

Космическое шоу

Изначально, как рассказывает Губар, никто не считал сверхновую iPTF16geu особенной – ученые предполагали, что она является обычным взрывом пары слившихся белых карликов, который произошел в миллиарде световых лет от Земли.

Когда авторы статьи изучили ее спектр, они обнаружили, что на самом деле это было не так – iPTF16geu расположена в 4,3 миллиарда световых лет от Земли, а ее свет был усилен в 52 раза и «размножен» гравитационной линзой галактики, расположенной на полпути между прародительницей iPTF16geu и нашей планетой.

Это открытие, как рассказывает ученый, особенно важно по той причине, что сверхновые первого типа взрываются по одному и тому же сценарию и имеют одинаковые физические параметры, благодаря чему их сегодня используют в качестве своеобразных «линеек» для оценки дистанций до далеких объектов.

Открытие iPTF16geu, таким образом, позволяет ученым достаточно точно измерить расстояние до древней и далекой галактики, где она родилась, и понять, как поменялись свойства пространства-времени за то время, которое прошло с момента ее взрыва. Сегодня многие космологи начинают задумываться о том, что ранней Вселенной могли управлять несколько иные физические законы, и более древние «увеличенные» сверхновые, подобные iPTF16geu, могут помочь нам это проверить.

К примеру, сейчас Губар и его коллеги вычисляют то время, которое свет от каждой «копии» сверхновой тратит на путешествие к Земле. Эти данные помогут им очень точно измерить так называемую постоянную Хаббла – скорость, с которой расширяется Вселенная, и сравнить ее со скоростью роста Вселенной в первые эпохи после Большого Взрыва.