ระยะแรกของซูเปอร์โนวาโบราณที่สังเกตได้โดยใช้เลนส์ความโน้มถ่วง

แสงจากซูเปอร์โนวาที่ปล่อยออกมาเพียงหกชั่วโมงหลังจากการระเบิดของดาวฤกษ์ครั้งแรกถูกสังเกตเห็นพร้อมกับแสงที่ปล่อยออกมาในอีกสองและแปดวันต่อมา การสังเกตการณ์นี้จัดทำโดยทีมงานนานาชาติโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (HST) ซูเปอร์โนวายังมีชื่อเสียงจากการเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 11.5 ล้านปีก่อน เมื่อเอกภพยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น แสงสลัวสามารถมองเห็นได้เนื่องจากผลของเลนส์โน้มถ่วงของดาราจักรที่อยู่ระหว่างโลกกับซูเปอร์โนวา

นักวิทยาศาสตร์ซึ่งมีการวิจัยอธิบายไว้ใน ธรรมชาติ, พบซูเปอร์โนวาในภาพจดหมายเหตุจาก HST แสงจากซูเปอร์โนวาถูกเลนส์แรงโน้มถ่วงโดยกระจุกดาราจักร Abell 370 ทำให้มันปรากฏสามครั้งในภาพเดียวกัน ซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นในดาราจักรแคระหลัง Abell 370

“เราพบการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่อยู่ไกลออกไปในภาพเดียวโดย HST ของ NASA ซึ่งแสดงช่วงเวลาที่แตกต่างกัน XNUMX ช่วงในช่วงแรกของการระเบิด” กล่าว เหวินเล่ย เฉิน, ผู้เขียนนำของ ธรรมชาติ กระดาษที่ประจำอยู่ที่มหาวิทยาลัยมินนิโซตาในสหรัฐอเมริกา เขาบอก โลกฟิสิกส์, “ซุปเปอร์โนวาที่แกนกลางยุบตัวเช่นนี้เป็นเครื่องหมายแห่งความตายของดาวฤกษ์มวลมาก ซึ่งมีอายุสั้นเพราะพวกมันเผาไหม้อย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่า”

ยักษ์แดง

เมื่อแกนกลางของดาวระเบิด คลื่นกระแทกจะเปิดตัวซึ่งทำให้ส่วนนอกของดาวร้อนขึ้น ทำให้มันขยายตัวและเย็นลงระหว่างทาง สิ่งนี้ทำให้เกิดเส้นโค้งของแสง (ความสว่างของดาวเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลาอย่างไร) ซึ่งมีรูปร่างที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของดาวฤกษ์ที่ระเบิด จากนี้ ทีมงานประเมินว่ารัศมีของดาวฤกษ์ต้นกำเนิดนั้นใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 530 เท่า ซึ่งเป็นขนาดที่สอดคล้องกับดาวยักษ์แดง เส้นโค้งแสงของดาวฤกษ์เปลี่ยนสีแดงอย่างมีนัยสำคัญหมายความว่าเอกภพมีอายุเพียง 2.2 พันล้านปีเมื่อเกิดซูเปอร์โนวา

"นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดขนาดของดาวยักษ์ใหญ่ที่กำลังจะตายได้เมื่อกว่า 10 หมื่นล้านปีที่แล้ว” เฉินอธิบาย “โดยปกติแล้ว ซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลจะจางเกินกว่าจะตรวจจับและระบุได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีอยู่”

สมาชิกในทีม โฆเซ่ มาเรีย ดิเอโก้ ของ Instituto de Física de Cantabria ของสเปนอธิบายว่าทำไมการตรวจจับนี้จึงมีความสำคัญมาก “สิ่งที่ทำให้ซูเปอร์โนวานี้มีความพิเศษคือเรากำลังเห็นช่วงเวลาแรกหลังการระเบิด” ดิเอโกกล่าว ฟิสิกส์โลก. “ซุปเปอร์โนวามักจะอยู่ใกล้ตัวเรามาก ดวงนี้อาจเป็นหนึ่งในห้าอันดับแรกหรือซุปเปอร์โนวาที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมา”

ดิเอโกยังชี้ให้เห็นว่าซูเปอร์โนวาที่แกนกลางยุบตัวประเภทนี้ถูกเรียกว่า "แท่งเทียนมาตรฐาน" โดยนักดาราศาสตร์ เนื่องจากเส้นโค้งของแสงของพวกมันถูกกำหนดมาอย่างดีจนสามารถใช้วัดระยะทางของจักรวาลได้ ซึ่งหมายความว่าการค้นหาตัวอย่างแรกเริ่มเช่นนี้สามารถช่วยทดสอบแบบจำลองวิวัฒนาการของจักรวาลได้

ทฤษฎีของไอน์สไตน์

อันที่จริง ซูเปอร์โนวานี้มองเห็นได้เนื่องจากปรากฏการณ์ความโน้มถ่วงที่เกิดขึ้นจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ในปี 1915 เท่านั้น ทฤษฎีกล่าวว่าวัตถุขนาดใหญ่ เช่น กาแล็กซีทำให้เกิดการเสียรูปอย่างมากในอวกาศ-เวลาใกล้เคียง และการเสียรูปนี้จะทำให้วิถีโคจรของแสงที่ผ่านเข้าใกล้กาแล็กซีโค้งงอ

ผลที่ตามมาคือ กาแล็กซีสามารถทำหน้าที่เป็นเลนส์ความโน้มถ่วงที่สามารถโฟกัสแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลมายังโลก ทำให้นักดาราศาสตร์มองเห็นดาวได้กว้างขึ้น เลนส์ความโน้มถ่วงยังสามารถสร้างภาพหลายภาพของดาวดวงเดียวกันที่แยกออกจากกันในอวกาศ

วัตถุที่มีเลนส์ขนาดใหญ่ที่มีส่วนทำให้ซูเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลปรากฏขึ้น 370 ครั้งในภาพฮับเบิลคือกระจุกดาราจักร Abell 5 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกเกือบ XNUMX พันล้านปีแสงในกลุ่มดาวซีตัส

ลำดับเวลา

แสงในแต่ละภาพทั้งสามพาเส้นทางมายังโลกต่างกัน และเส้นทางเหล่านี้มีความยาวต่างกัน ซึ่งหมายความว่าภาพแสดงดาวตามลำดับเวลาที่แตกต่างกันสามครั้งภายในแปดวันหลังการระเบิด

“ความจริงที่ว่าหนึ่งในภาพนั้นตรงกับเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงหลังการระเบิดถือเป็นการค้นพบที่น่าทึ่ง” ดิเอโกกล่าวเสริม “เรามักจะเห็นซูเปอร์โนวาหลายวันหรือหลายสัปดาห์หลังจากระเบิด มีเพียงซูเปอร์โนวาที่ระเบิดใกล้เราเท่านั้นที่สังเกตเห็นได้ไม่กี่ชั่วโมงหลังการระเบิด เราไม่เคยเห็นซูเปอร์โนวาในยุคแรกเริ่มที่ระยะนี้มาก่อน”

Chen กล่าวว่าทีมงานวางแผนที่จะใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศ James Webb เพื่อตรวจสอบซูเปอร์โนวาเพิ่มเติมและค้นหาซูเปอร์โนวาที่มีเลนส์ความโน้มถ่วงมากขึ้นในเอกภพยุคแรก เขาเสริมว่าการค้นพบซูเปอร์โนวาที่แกนกลางยุบตัวซึ่งอยู่ห่างไกลมากขึ้นน่าจะช่วยให้นักดาราศาสตร์เข้าใจการก่อตัวของดาวฤกษ์ในเอกภพยุคแรกได้ดีขึ้น