Entä neljä supernovaa yhden hinnasta? Tohtori Patrick Kelly Kalifornian Berkeleyn yliopistosta sekä HASS-avaruusteleskooppia käyttäen GLASS (Grism Lens Amplified Survey of Space )- ja Hubble Frontier Field -tiimejä,löydetty kauko-supernova, joka on linssitetty neljään kopioon itsestään etualalla olevan galaksiklusterin voimakkaan painovoiman avulla. SN Refsdal -niminen esine löydettiin rikkaasta galaksiklusteristaMACS J1149.6 + 2223 viiden miljardin valovuoden päässä maasta Leon tähdistössä. Se on ensimmäinen jokaista löydettyä monilinssistä supernovaa ja yksi luonnon eksoottisimmista mirageista.
Painovoimaobjektiivi kasvoi Einsteinista Suhteellisuusteoriajossa hän ennusti massiivisten esineiden taipuvan ja vääntyvän spacetime. Mitä massiivisempi esine, sitä vakavampi taivutus. Voimme kuvata tämän kuvittelemalla lapsen seisovan trampoliinilla hänen painonsa painaessa pisaran kankaaseen. Korvaa lapsi 200 punnan aikuisella ja trampoliinin pinta laskee vielä enemmän.
Samoin massiivinen aurinko luo syvän, mutta näkymättömän pilven avaruusajan kankaaseen. Planeetat tuntevat tämän "avaruuden kaarevuuden" ja pyörivät kirjaimellisesti kohti aurinkoa. Vain heidän sivuttaisliike tai kulmavaikutus estää heitä putoamasta suoraan aurinkoenergiaan.
Massiivisten esineiden luoma kaareva tila taivuttaa myös valonsäteitä. Einstein ennusti, että auringon tai muun massiivisen esineen lähellä kulkevalta tähdeltä tuleva valo seuraa tätä näkymätöntä kaarevaa avaruusmaisemaa ja poistuu muuten suorasta polusta. Itse asiassa esine toimii linssinä, taivuttaen ja tarkentaen etälähteestä tulevan valon joko kirkkaammaksi kuvaksi tai moniksi ja vääristyneiksi kuviksi. Tätä kutsutaan myös tähtivalon taipumaksi, jota kutsutaan nykyään gravitaatiolinssiksi.
Vääristyneen avaruusajan simulointi massiivisen galaksiklusterin ympärillä ajan myötä
Näyttää siltä, että siellä on paljon näitä painovoimalinssejä massiivisten galaksiklusterien muodossa. Ne sisältävät säännöllistä ainetta sekä valtavia määriä edelleen salaperäistä tummaa ainetta, joka muodostaa 96% maailmankaikkeuden aineellisista asioista. Rikkaat galaksiklusterit toimivat kuin kaukoputket - niiden valtava massa ja voimakas painovoima suurentavat ja voimistavat galaksien valoa miljardeina valovuosina pidemmälle, tekeen näkyväksi sen, mitä muuten ei koskaan näy.
Palataan SN Refsdaliin, joka on nimetty norjalaiselle astrofysiikalle Sjur Refsdalille, joka teki varhaista työtä painovoimalinssien alalla. Massiivinen elliptinen galaksi MACS J1149 -klusterissa “linssittää” 9,4 miljardin valovuoden etäisyyden supernoovan ja sen isäntäkierregalaksin taustan hämärtämästä parrasvaloon. Elliptisen voimakkaan painovoiman ansiosta hieno työ vääristää avaruusaikaa supernoovan näyttämiseksi myös vääristää isäntägalaktin muotoa ja jakaa supernoovan neljään erilliseen, yhtä kirkkaaseen kuvaan. Jotta tällainen siisti symmetria saadaan, SN Refsdal on kohdistettava tarkasti galaksin keskuksen taakse.
Tässä oleva skenaario muistuttaa silmiinpistävästi Einsteinin risti, painovoimaisesti linssillä varustettu kvaasari, jossa kaukokaasarin valo on hajotettu neljään kuvaan, jotka on järjestetty etualan linssiogalaksin ympärille. Kvaarikuvat välkkyvät tai muuttuvat kirkkaudessa ajan myötä sellaisenaan pienilinssisen kulkemalla yksittäisten tähtiä galaksissa. Jokainen tähti toimii pienemmänä linssinä päälinssissä.
GLASS- ja Hubble Frontier Field -ryhmien ottamat yksityiskohtaiset värikuvat osoittavat, että supernovan isäntägalaksi kerrotaan myös galaksi-klusterin painovoimasta. Heidän mukaansa viimeaikainen paperi, Kelly ja joukkue työskentelevät edelleen supernoovan spektrien saamiseksi selvittääkseen, johtuuko se valkoisen kääpiötähden (tyyppi Ia) hallitsemattomasta palamisesta ja räjähdyksestä vai polttoainetta loppuneen supergiantan tähden kataklysmisen romahtamisesta ja palautumisesta (tyyppi I) II).
Aika, jonka valo kulkee kuljettamaan maapallon jokaisesta linssillä olevasta kuvasta, on erilainen, koska jokainen kulkee hieman erilaisella polulla linssiogalaktikon keskipisteen ympäri. Jotkut polut ovat lyhyempiä, toiset pidempiä. Ajoittamalla kirkkauden vaihtelut Yksittäisten kuvien välillä joukkue toivoo rajoittavan paitsi kirkkaan aineen ja tumman aineen jakautumista linssillä olevassa galaksissa ja klusterissa myös käyttämään näitä tietoja maailmankaikkeuden laajentumisnopeuden määrittämiseen.
Voit puristaa paljon kosmisesta miraasista!
