تمت ملاحظة الضوء من مستعر أعظم انبعث بعد ست ساعات فقط من الانفجار النجمي الأولي جنبًا إلى جنب مع الضوء المنبعث بعد يومين وثمانية أيام. تم إجراء الملاحظة من قبل فريق دولي باستخدام تلسكوب هابل الفضائي (HST). يُلاحظ أيضًا أن المستعر الأعظم قد حدث منذ حوالي 11.5 مليار سنة عندما كان الكون في مهده النسبي. يمكن رؤية الضوء الخافت فقط بسبب تأثير انعكاس الجاذبية لمجرة تقع بين الأرض والمستعر الأعظم.
العلماء الذين تم وصف أبحاثهم في الطبيعة, رصدت المستعر الأعظم في صور أرشيفية من HST. انعكس الضوء المنبعث من المستعر الأعظم جاذبيًا بواسطة العنقود المجري Abell 370 ، مما تسبب في ظهوره ثلاث مرات في نفس الصورة. حدث المستعر الأعظم في مجرة قزمة خلف أبيل 370.
"وجدنا انفجار سوبرنوفا بعيدًا في لقطة واحدة بواسطة HST التابع لناسا تظهر ثلاث لحظات مختلفة في مرحلته الأولى من الانفجار ،" يقول وينلي تشين، المؤلف الرئيسي ل الطبيعة ورقة عمل مقرها جامعة مينيسوتا بالولايات المتحدة. يقول عالم الفيزياء ، "تشير المستعرات الأعظمية المنهارة الأساسية مثل هذا إلى موت النجوم الضخمة ، والتي لم تدم طويلاً لأنها تحترق بسرعة مقارنة بالنجوم ذات الكتلة الأقل. "
العملاق الأحمر
عندما انفجر قلب النجم ، انطلقت موجة صدمية أدت إلى تسخين الجزء الخارجي من النجم ، مما تسبب في تمدده وتبريده على طول الطريق. يؤدي هذا إلى ظهور منحنى ضوئي (كيف يتغير سطوع النجم بمرور الوقت) بشكل مميز يعتمد على حجم النجم الذي انفجر. من هذا ، يقدر الفريق أن نصف قطر النجم السلف كان أكبر بحوالي 530 مرة من الشمس ، وهو حجم يتوافق مع العملاق الأحمر. يعني الانزياح الأحمر الكبير لمنحنى ضوء النجم أن عمر الكون كان 2.2 مليار سنة فقط عندما حدث المستعر الأعظم.
"هذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها العلماء من قياس حجم نجم عملاق يحتضر كما كان منذ أكثر من 10 مليارات سنة ، "يشرح تشين. "عادةً ما تكون المستعرات الأعظمية البعيدة باهتة جدًا بحيث يتعذر اكتشافها والتعرف عليها باستخدام التلسكوبات الموجودة."
عضو فريق خوسيه ماريا دييغو من معهد Física de Cantabria الإسباني يشرح سبب أهمية هذا الاكتشاف. قال دييغو: "ما يجعل هذا المستعر الأعظم مميزًا هو أننا نشهد اللحظات الأولى بعد الانفجار" عالم الفيزياء. "المستعرات الأعظمية توجد أيضًا بالقرب منا بشكل طبيعي. ربما يكون هذا واحدًا من بين الخمسة الأوائل أو أكثر من المستعرات الأعظمية التي تم رصدها بعدًا على الإطلاق ".
يشير دييغو أيضًا إلى أن هذه الأنواع من المستعرات الأعظمية المنهارة الأساسية يشار إليها باسم "الشموع القياسية" من قبل علماء الفلك لأن منحنيات الضوء الخاصة بهم محددة جيدًا بحيث يمكن استخدامها لقياس المسافات الكونية. هذا يعني أن العثور على المزيد من الأمثلة المبكرة مثل هذا يمكن أن يساعد في اختبار نماذج التطور الكوني.
نظرية أينشتاين
في الواقع ، هذا المستعر الأعظم مرئي فقط بسبب ظاهرة الجاذبية التي نشأت من نظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين عام 1915. تقول النظرية أن جسمًا ضخمًا مثل المجرة يسبب تشوهًا كبيرًا في الزمان والمكان القريبين ، وهذا التشوه سيؤدي إلى انحناء مسار الضوء الذي يمر بالقرب من المجرة.
نتيجة لذلك ، يمكن أن تعمل المجرة كعدسة جاذبية يمكنها تركيز الضوء من نجم بعيد نحو الأرض ، مما يمنح علماء الفلك رؤية مكبرة للنجم. يمكن لعدسة الجاذبية أيضًا إنشاء صور متعددة للنجم نفسه مفصولة في الفضاء.
جسم العدسة الضخم المسؤول عن جعل المستعر الأعظم البعيد يظهر ثلاث مرات في صورة هابل هو العنقود المجري Abell 370 ، الذي يقع على بعد حوالي 5 مليارات سنة ضوئية من الأرض في كوكبة قيطس.
التسلسل الزمني
اتخذ الضوء في كل صورة من الصور الثلاث مسارات مختلفة إلى الأرض وكانت هذه المسارات ذات أطوال مختلفة. هذا يعني أن الصور تظهر النجم في تسلسل ثلاث مرات مختلفة في غضون ثمانية أيام بعد الانفجار.
تخلق عدسة الجاذبية "تقاطع أينشتاين" لمستعر أعظم بعيد
ويضيف دييجو: "حقيقة أن إحدى الصور تتوافق مع بضع ساعات بعد الانفجار هي اكتشاف رائع". عادة ما نرى مستعر أعظم بعد أيام أو أسابيع من انفجارها. فقط المستعرات الأعظمية التي انفجرت بالقرب منا تمت ملاحظتها بعد ساعات من الانفجار. لم نشهد من قبل مستعر أعظم مبكرًا على هذه المسافة ".
يقول تشين إن الفريق يخطط لاستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمزيد من التحقيق في المستعر الأعظم والبحث عن مستعرات أعظم ذات عدسة جاذبية في بدايات الكون. ويضيف أن اكتشاف المستعرات الأعظمية البعيدة المنهارة يجب أن يمكّن علماء الفلك من اكتساب فهم أفضل لتكوين النجوم في بدايات الكون.
