אור מסופרנובה שנפלטה שש שעות בלבד לאחר פיצוץ הכוכבים הראשוני נצפה יחד עם אור שנפלט יומיים ושמונה ימים לאחר מכן. התצפית נעשתה על ידי צוות בינלאומי באמצעות טלסקופ החלל האבל (HST). הסופרנובה בולטת גם בכך שהתרחשה לפני כ-11.5 מיליארד שנים כשהיקום היה בחיתוליו היחסית. ניתן היה לראות את האור הקלוש רק בגלל השפעת עדשות הכבידה של גלקסיה שנמצאת בין כדור הארץ לסופרנובה.
המדענים, שמחקרם מתואר ב טבע, זיהה את הסופרנובה בתמונות ארכיון מה-HST. אור מהסופרנובה זכה לעדשת כבידה על ידי הצביר הגלקטי Abell 370, מה שגרם לו להופיע שלוש פעמים באותה תמונה. הסופרנובה התרחשה בגלקסיה ננסית מאחורי Abell 370.
"מצאנו פיצוץ סופרנובה רחוק בתצלום יחיד על ידי ה-HST של נאס"א המראה שלושה רגעים שונים בשלב מוקדם של הפיצוץ", אומר וונליי חןהמחבר הראשי של טבע מאמר שבסיסו באוניברסיטת מינסוטה בארה"ב. הוא מספר עולם הפיזיקה, "סופרנובות של קריסת ליבה כמו זו מסמנות את מותם של כוכבים מסיביים, שהם קצרי מועד מכיוון שהם נשרפים במהירות בהשוואה לכוכבים בעלי מסה קטנה יותר."
ענק-על אדום
כאשר ליבת הכוכב התפוצצה, שוגר גל הלם שחימם את חלקו החיצוני של הכוכב, וגרם לו להתרחב ולהתקרר לאורך הדרך. כך נוצרת עקומת אור (איך בהירות הכוכב משתנה עם הזמן) בעלת צורה ברורה שתלויה בגודל הכוכב שהתפוצץ. מכאן, הצוות מעריך שרדיוס הכוכב האב גדול בערך פי 530 מזה של השמש, גודל העולה בקנה אחד עם ענק-על אדום. ההסטה האדום המשמעותית של עקומת האור של הכוכב פירושה שהיקום היה רק בן 2.2 מיליארד שנים כשהסופרנובה התרחשה.
"זו הפעם הראשונה שמדענים הצליחו למדוד את גודלו של כוכב ענק גוסס כפי שהיה לפני יותר מ-10 מיליארד שנים", מסביר חן. "בדרך כלל, סופרנובות מרוחקות קלושות מכדי לגלותן ולזהות אותן באמצעות טלסקופים קיימים."
חבר צוות חוסה מריה דייגו של Instituto de Física de Cantabria בספרד מסביר מדוע הגילוי הזה כל כך משמעותי. "מה שמייחד את הסופרנובה הזו הוא שאנחנו עדים לרגעים הראשונים שלאחר הפיצוץ", אמר דייגו עולם הפיזיקה. "סופרנובות נמצאות בדרך כלל הרבה יותר קרובות אלינו. זה אולי בחמשת הסופרנובות המרוחקות ביותר שנצפו אי פעם".
דייגו גם מציין שסוגים אלה של סופרנובות ממוטטות הליבה מכונים "נרות סטנדרטיים" על ידי אסטרונומים מכיוון שעקומות האור שלהם מוגדרות היטב עד שניתן להשתמש בהן למדידת מרחקים קוסמיים. משמעות הדבר היא שמציאת דוגמאות מוקדמות נוספות כמו זו יכולה לסייע בבדיקת מודלים של אבולוציה קוסמית.
התיאוריה של איינשטיין
ואכן, הסופרנובה הזו נראית רק בגלל תופעת כבידה הנובעת מתורת היחסות הכללית של אלברט איינשטיין משנת 1915. התיאוריה אומרת שעצם מסיבי כמו גלקסיה גורם לעיוות משמעותי במרחב-זמן הסמוך ועיוות זה יכופף את מסלול האור שעובר ליד הגלקסיה.
כתוצאה מכך, גלקסיה יכולה לפעול כעדשת כבידה שיכולה למקד אור מכוכב מרוחק לכיוון כדור הארץ, ולהעניק לאסטרונומים מבט מוגדל על הכוכב. עדשת כבידה יכולה גם ליצור תמונות מרובות של אותו כוכב המופרדות בחלל.
עצם העדשה המאסיבי שאחראי להופעת הסופרנובה הרחוקה שלוש פעמים בתמונת האבל הוא הצביר הגלקטי Abell 370, שנמצא כמעט 5 מיליארד שנות אור מכדור הארץ בקבוצת הכוכבים Cetus.
רצף זמן
האור בכל אחת משלוש התמונות לקח נתיבים שונים לכדור הארץ והנתיבים הללו היו באורכים שונים. המשמעות היא שהתמונות מציגות את הכוכב ברצף של שלושה זמנים שונים בתוך שמונה ימים לאחר הפיצוץ.
עדשת כבידה יוצרת 'צלב איינשטיין' של סופרנובה רחוקה
"העובדה שאחת התמונות מתאימה לכמה שעות בלבד לאחר הפיצוץ היא תגלית יוצאת דופן", מוסיף דייגו. "בדרך כלל אנו רואים סופרנובות ימים או שבועות לאחר התפוצצותן. רק סופרנובות שהתפוצצו לידנו נצפו שעות לאחר הפיצוץ. מעולם לא ראינו סופרנובה מוקדמת במרחק הזה".
צ'ן אומר שהצוות מתכנן להשתמש בטלסקופ החלל ג'יימס ווב כדי לחקור את הסופרנובה ולחפש עוד סופרנובות עם עדשות כבידה ביקום המוקדם. הוא מוסיף כי גילוי סופרנובות רחוקות יותר של קריסת ליבה אמור לאפשר לאסטרונומים להבין טוב יותר את היווצרות כוכבים ביקום המוקדם.
