Wie wäre es mit vier Supernovae zum Preis von einer? Dr. Patrick Kelly von der University of California-Berkeley nutzt das Hubble-Weltraumteleskop zusammen mit den Teams GLASS (Grism Lens Amplified Survey from Space) und Hubble Frontier Fields.entdeckt Eine entfernte Supernova, die durch die starke Schwerkraft eines Galaxienhaufens im Vordergrund in vier Kopien von sich selbst eingeteilt wurde. Das als SN Refsdal bezeichnete Objekt wurde im reichen Galaxienhaufen entdecktMACS J1149.6 + 2223 fünf Milliarden Lichtjahre von der Erde im Sternbild Löwe. Es ist die erste Supernova mit mehreren Linsen, die je entdeckt wurde, und eine der exotischsten Trugbilder der Natur.
Gravitationslinsen entstanden aus Einsteins Relativitätstheoriewobei er voraussagte, dass massive Objekte den Stoff von verbiegen und verziehen würden Freizeit. Je massiver das Objekt ist, desto stärker ist die Biegung. Wir können uns das vorstellen, indem wir uns ein Kind vorstellen, das auf einem Trampolin steht und dessen Gewicht ein Grübchen in den Stoff drückt. Ersetzen Sie das Kind durch einen 200-Pfund-Erwachsenen, und die Oberfläche des Trampolins sackt noch mehr ab.
In ähnlicher Weise erzeugt die massive Sonne ein tiefes, aber unsichtbares Grübchen im Gewebe der Raumzeit. Die Planeten spüren diese „Krümmung des Weltraums“ und rollen buchstäblich der Sonne entgegen. Nur ihre Seitwärtsbewegung oder ihr Drehimpuls verhindern, dass sie direkt in das Sonneninferno fallen.
Der durch massive Objekte erzeugte gekrümmte Raum biegt auch Lichtstrahlen. Einstein sagte voraus, dass das Licht eines Sterns in der Nähe der Sonne oder eines anderen massiven Objekts dieser unsichtbaren, gekrümmten Raumlandschaft folgen und von einem ansonsten geraden Pfad abgelenkt werden würde. Tatsächlich fungiert das Objekt als Linse, die das Licht von der entfernten Quelle biegt und neu fokussiert, entweder in ein helleres Bild oder in mehrere und verzerrte Bilder. Heutzutage auch als Ablenkung des Sternenlichts bekannt, nennen wir es Gravitationslinsen.
Simulation einer verzerrten Raumzeit um einen massiven Galaxienhaufen im Zeitverlauf
Es stellt sich heraus, dass es viele dieser Gravitationslinsen in Form massereicher Galaxienhaufen gibt. Sie enthalten reguläre Materie sowie große Mengen der immer noch mysteriösen dunklen Materie, die 96% des materiellen Materials im Universum ausmacht. Reiche Galaxienhaufen wirken wie Teleskope - ihre enorme Masse und starke Schwerkraft vergrößern und verstärken das Licht von Galaxien in Milliarden von Lichtjahren und machen sichtbar, was sonst nie zu sehen wäre.
Kehren wir zu SN Refsdal zurück, benannt nach Sjur Refsdal, einem norwegischen Astrophysiker, der früh auf dem Gebiet der Gravitationslinsenarbeit gearbeitet hat. Eine massive elliptische Galaxie im MACS J1149-Cluster „linst“ die 9,4 Milliarden Lichtjahr entfernte Supernova und ihre Wirtsspiralgalaxie aus der Dunkelheit des Hintergrunds ins Rampenlicht. Die starke Schwerkraft des Ellipsentrainers hat die Raumzeit gut verzerrt, um die Supernova sichtbar zu machen, verzerrt auch die Form der Wirtsgalaxie und teilt die Supernova in vier separate, ähnlich helle Bilder auf. Um eine solche saubere Symmetrie zu erzielen, muss SN Refsdal genau hinter dem Zentrum der Galaxie ausgerichtet sein.
Das Szenario hier hat eine bemerkenswerte Ähnlichkeit mit Einsteins Kreuz, ein Quasar mit Gravitationslinsen, bei dem das Licht eines entfernten Quasars in vier Bilder aufgeteilt wurde, die um die Vordergrundlinsengalaxie angeordnet sind. Die Quasarbilder flackern oder ändern ihre Helligkeit im Laufe der Zeit mikrolinsen durch den Durchgang einzelner Sterne innerhalb der Galaxie. Jeder Stern wirkt als kleinere Linse innerhalb der Hauptlinse.
Detaillierte Farbbilder der Gruppen GLASS und Hubble Frontier Fields zeigen, dass die Wirtsgalaxie der Supernova auch durch die Schwerkraft des Galaxienhaufens mehrfach abgebildet wird. Nach Ihnen aktuelles PapierKelly und das Team arbeiten immer noch daran, Spektren der Supernova zu erhalten, um festzustellen, ob sie auf das unkontrollierte Verbrennen und die Explosion eines weißen Zwergsterns (Typ Ia) oder den katastrophalen Zusammenbruch und Rückprall eines übergroßen Sterns zurückzuführen sind, dem der Treibstoff ausgegangen ist (Typ) II).
Die Zeit, die das Licht benötigt, um von jedem der Linsenbilder zur Erde zu gelangen, ist unterschiedlich, da jedes einen etwas anderen Pfad um das Zentrum der Linsengalaxie herum verfolgt. Einige Wege sind kürzer, andere länger. Durch das Timing der Helligkeitsschwankungen Zwischen den einzelnen Bildern hofft das Team, nicht nur die Verteilung von heller Materie gegenüber dunkler Materie in der Linsengalaxie und im Cluster einschränken zu können, sondern diese Informationen auch zur Bestimmung der Expansionsrate des Universums zu verwenden.
Sie können viel aus einer kosmischen Fata Morgana herauspressen!
