Το φως από ένα σουπερνόβα που εκπέμπεται μόλις έξι ώρες μετά την αρχική αστρική έκρηξη έχει παρατηρηθεί μαζί με το φως που εκπέμπεται δύο και οκτώ ημέρες αργότερα. Η παρατήρηση έγινε από μια διεθνή ομάδα χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble (HST). Ο σουπερνόβα είναι επίσης αξιοσημείωτος επειδή εμφανίστηκε περίπου 11.5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, όταν το σύμπαν βρισκόταν στη σχετική βρεφική του ηλικία. Το αχνό φως μπορούσε να φανεί μόνο λόγω της επίδρασης βαρυτικού φακού ενός γαλαξία που βρίσκεται μεταξύ της Γης και του σουπερνόβα.
Οι επιστήμονες, των οποίων η έρευνα περιγράφεται στο Φύση, εντόπισε το σουπερνόβα σε αρχειακές εικόνες από το HST. Το φως από το σουπερνόβα είχε βαρυτικό φακό από το γαλαξιακό σμήνος Abell 370, με αποτέλεσμα να εμφανιστεί τρεις φορές στην ίδια εικόνα. Το σουπερνόβα εμφανίστηκε σε έναν νάνο γαλαξία πίσω από το Abell 370.
«Βρήκαμε μια μακρινή έκρηξη σουπερνόβα σε ένα μόνο στιγμιότυπο από το HST της NASA που δείχνει τρεις διαφορετικές στιγμές στο πρώιμο στάδιο της έκρηξης», λέει. Γουένλεϊ Τσεν, κύριος συγγραφέας του Φύση εργασία που εδρεύει στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα στις ΗΠΑ. Λέει Physics World, "Οι σουπερνόβα με κατάρρευση του πυρήνα, όπως αυτή, σηματοδοτούν τον θάνατο μεγάλων αστεριών, τα οποία είναι βραχύβια επειδή καίγονται γρήγορα σε σύγκριση με αστέρια με μικρότερη μάζα».
κόκκινος υπεργίγαντας
Όταν ο πυρήνας του άστρου εξερράγη, εκτοξεύτηκε ένα ωστικό κύμα που θέρμανε το εξωτερικό μέρος του άστρου, προκαλώντας το να διαστέλλεται και να κρυώνει στην πορεία. Αυτό δημιουργεί μια καμπύλη φωτός (πώς αλλάζει η φωτεινότητα ενός αστεριού με την πάροδο του χρόνου) με ένα ξεχωριστό σχήμα που εξαρτάται από το μέγεθος του αστέρα που εξερράγη. Από αυτό, η ομάδα εκτιμά ότι η ακτίνα του προγονικού αστεριού ήταν περίπου 530 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου, ένα μέγεθος που είναι σύμφωνο με έναν κόκκινο υπεργίγαντα. Η σημαντική μετατόπιση προς το κόκκινο της καμπύλης φωτός του αστεριού σημαίνει ότι το σύμπαν ήταν μόλις 2.2 δισεκατομμυρίων ετών όταν εμφανίστηκε η σουπερνόβα.
"Αυτή είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες μπόρεσαν να μετρήσουν το μέγεθος ενός ετοιμοθάνατου υπεργίγαντα όπως ήταν πριν από περισσότερα από 10 δισεκατομμύρια χρόνια», εξηγεί ο Τσεν. «Συνήθως, οι μακρινοί σουπερνόβα είναι πολύ αμυδροί για να ανιχνευθούν και να αναγνωριστούν χρησιμοποιώντας υπάρχοντα τηλεσκόπια».
Μέλος της ομάδας Χοσέ Μαρία Ντιέγκο του ισπανικού Instituto de Física de Cantabria εξηγεί γιατί αυτή η ανίχνευση είναι τόσο σημαντική. «Αυτό που κάνει αυτό το σουπερνόβα ξεχωριστό είναι ότι γινόμαστε μάρτυρες των πρώτων στιγμών μετά την έκρηξη», είπε ο Ντιέγκο. Κόσμος Φυσικής. «Οι σουπερνόβα βρίσκονται επίσης συνήθως πολύ πιο κοντά μας. Αυτός είναι ίσως στους πέντε κορυφαίους ή τόσο πιο μακρινούς σουπερνόβα που έχουν παρατηρηθεί ποτέ».
Ο Ντιέγκο επισημαίνει επίσης ότι αυτοί οι τύποι σουπερνόβα κατάρρευσης πυρήνα αναφέρονται ως «τυποποιημένα κεριά» από τους αστρονόμους επειδή οι καμπύλες φωτός τους είναι τόσο καλά καθορισμένες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μέτρηση κοσμικών αποστάσεων. Αυτό σημαίνει ότι η εύρεση περισσότερων πρώιμων παραδειγμάτων όπως αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει στη δοκιμή μοντέλων κοσμικής εξέλιξης.
Η θεωρία του Αϊνστάιν
Πράγματι, αυτός ο σουπερνόβα είναι ορατός μόνο λόγω ενός βαρυτικού φαινομένου που προκύπτει από τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1915. Η θεωρία λέει ότι ένα τεράστιο αντικείμενο όπως ένας γαλαξίας προκαλεί σημαντική παραμόρφωση στον κοντινό χωροχρόνο και αυτή η παραμόρφωση θα κάμψει την τροχιά του φωτός που περνά κοντά στον γαλαξία.
Ως αποτέλεσμα, ένας γαλαξίας μπορεί να λειτουργήσει ως βαρυτικός φακός που μπορεί να εστιάσει το φως από ένα μακρινό αστέρι προς τη Γη, δίνοντας στους αστρονόμους μια μεγεθυμένη άποψη του άστρου. Ένας βαρυτικός φακός μπορεί επίσης να δημιουργήσει πολλαπλές εικόνες του ίδιου αστεριού που χωρίζονται στο διάστημα.
Το τεράστιο αντικείμενο φακού που ευθύνεται για την εμφάνιση του μακρινού σουπερνόβα τρεις φορές στην εικόνα του Hubble είναι το γαλαξιακό σμήνος Abell 370, το οποίο βρίσκεται σχεδόν 5 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό του Κήτου.
Ακολουθία χρόνου
Το φως σε καθεμία από τις τρεις εικόνες πήρε διαφορετικά μονοπάτια προς τη Γη και αυτά τα μονοπάτια είχαν διαφορετικά μήκη. Αυτό σημαίνει ότι οι εικόνες δείχνουν το αστέρι σε μια ακολουθία τριών διαφορετικών χρόνων μέσα σε οκτώ ημέρες μετά την έκρηξη.
Ο βαρυτικός φακός δημιουργεί τον «σταυρό του Αϊνστάιν» μακρινών σουπερνόβα
«Το γεγονός ότι μία από τις εικόνες αντιστοιχεί σε λίγες μόνο ώρες μετά την έκρηξη είναι μια αξιοσημείωτη ανακάλυψη», προσθέτει ο Ντιέγκο. «Συνήθως βλέπουμε σουπερνόβα μέρες ή εβδομάδες μετά την έκρηξή τους. Μόνο σουπερνόβα που εξερράγησαν κοντά μας έχουν παρατηρηθεί ώρες μετά την έκρηξη. Ποτέ πριν δεν έχουμε δει έναν πρώιμο σουπερνόβα σε αυτή την απόσταση».
Ο Chen λέει ότι η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb για να ερευνήσει περαιτέρω τον σουπερνόβα και να αναζητήσει περισσότερους σουπερνόβα με βαρυτικό φακό στο πρώιμο σύμπαν. Προσθέτει ότι η ανακάλυψη πιο απομακρυσμένων σουπερνόβα κατάρρευσης του πυρήνα θα επιτρέψει στους αστρονόμους να αποκτήσουν καλύτερη κατανόηση του σχηματισμού άστρων στο πρώιμο σύμπαν.
