Многие звёзды взрываются в конце жизни, иногда взрыв удаётся заметить и зафиксировать с Земли. Такие находки случались только благодаря удачному стечению обстоятельств — до сегодняшнего дня. 11 декабря 2015 года астрономы не просто засняли взрыв сверхновой, но увидели его именно там, где было предсказано.
Сверхновой дали кодовое имя Refsdal в честь норвежского астрофизика Сюра Рефсдаля (Sjur Refsdal), который первым в 1964 году предложил использовать рассинхронизацию в появлении гравитационно искажённых изображений для изучения расширения Вселенной. Впервые сверхновую заметили в скоплении галактик MACS J1149.5+2223. Сама галактика находится от нас примерно в 5 млрд световых годах, а сверхновая взрывается в 10 млрд световых годах. Расстояние до сверхновой определили по красному смещению её домашней галактики (z = 1,491).
Вообще, история Refsdal началась в ноябре 2014 года, когда астрофизики получили четыре отдельных изображения сверхновой в редкой компоновке, известной как крест Эйнштейна вокруг одной из галактик вышеуказанного скопления (на фото).
Скопление галактик MACS J1149+2223. В квадрате — эллиптическая галактика с крестом Эйнштейна и четырьмя изображениями сверхновой Refsdal. Ноябрь 2014
Такая оптическая иллюзия вызвана гравитационным линзированием: свет от сверхновой искривляется под воздействием гравитации галактики.
Гравитационное линзирование
С помощью гравитационной «линзы» мы наблюдаем далёкие объекты, которые в противном случае оказались бы вне досягаемости.
«В процессе изучения сверхновой мы осознали, что её домашняя галактика — это та галактика, которую мы уже наблюдали с помощью гравитационного линзирования через это скопление, — рассказывает Стив Родни (Steve Rodney), соавтор исследования, из университета Южной Каролины. — Её домашняя галактика была у нас как минимум на трёх отдельных фотографиях».
Эти снимки представляли редкую возможность. Поскольку масса тёмного вещества и обычного вещества в скоплении галактик распределяется неравномерно, то и свет при каждом наблюдении проходит различный путь и различное расстояние. Поэтому фотографии домашней галактики сверхновой показывают разные этапы её жизни.
Учёные начали тщательно изучать скопление галактик, которое работает как гравитационная линза. «Мы составили семь разных моделей скопления, чтобы предсказать, когда и где можно будет опять увидеть сверхновую в будущем. Потребовались значительные усилия астрономического сообщества, чтобы собрать необходимые входные данные с «Хаббла», VLT-MUSE и обсерватории Кека (Гавайи) для конструирования моделей гравитационных линз, — рассказывает Томмазо Треу (Tommaso Treu), главный автор научной работы со сравнительным описанием моделей, из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. — И удивительно, что все семь моделей предсказали примерно один и тот же временной интервал, когда будет сделана новая фотография взрывающейся звезды».
С октября 2015 года «Хаббл» периодически наводился на MACS J1149.5+2223 в надежде ещё раз заснять редкое явление и доказать корректность моделей. И вот 11 декабря 2015 года это наконец-то произошло: сверхновая Refsdal ещё раз показала, как она взрывается.
Таким образом, «Хаббл» наглядно продемонстрировал справедливость современного научного подхода, когда сделанные предсказания проверяются наблюдениями.
В данном случае подтверждёное появление Refsdal стало уникальной возможностью для астрофизиков проверить корректность своих моделей распределения тёмной материи и массы во Вселенной.
Научная статья (предсказание)
Научная статья (повторное появление)
Комментарии (12)
lexasss
18.12.2015 16:20+1Удивительно, что такое малое расхождение в пройденных расстояниях, один год из 10 миллиардов.
Впрочем,… Ближайший путь от источника проходит примерно через середину креста, т.е. уже в 2014 году видели запоздавшую вспышку, но лишь совсем малость. Если ею пренебречь, то выходит что угловое расстояние между ним и копией (которая засветилась только сейчас) это arccos (5 000 000 000 / 5 000 000 001.1) / 2 = 2.16". На самом деле, даже чуть больше.
Oleg_Sh
18.12.2015 17:58+6Правильно ли я понял суть статьи? Гравитационное линзирование позволяет видеть свет от одного и того же объекта, проходящий по разным путям. Разные пути требуют разное время. Увидели вспышку сверхновой в галактике, которую видно через «линзу». Но увидели только по одному, самому короткому пути. Вычислили, через какое время эту вспышку будет видно по более длинному пути. И действительно, увидели вспышку по другому пути с некоторой задержкой.
Dmitry_Dor
tyomitch
Вокруг одних звёзд — кресты, вокруг других — кольца или более хитрые искажения, даже смайлик однажды нашли.
en.wikipedia.org/wiki/Einstein_ring#Known_Einstein_rings
Aclz
Вопрос был «почему». Тем более, что в смайлике линзирование относится только ко «рту», а «глаза» — объекты, создающие линзу, так что тут, как раз, всё понятно.
Milliard
Если бы линза была центрально-симметричной и обе галактики находились на одной прямой с наблюдателем, то было бы кольцо. Но линза не идеальна, распределение масс внутри линзы не изотропно, поэтому искажения могут принимать самую разную форму.
Aclz
Искажения могут принимать различные формы, но не любые. Как получить 4 противоположно расположенные «круглые» точки я слабо представляю.
Milliard
Судя по фото, линзирующая галактика имеет перемычку. Видимо комбинация сферически симметричного (приблизительно) ядра и вытянутой перемычки создаёт такой эффект. Так это или нет, нужно, конечно же, считать.
Aclz
Слишком уж много факторов должно было бы совпасть. И одно дело, если бы крест Эйнштейна был единственный в своем роде. Но он не единственный. И КДПВ — очередное тому подтверждение.
Milliard
Заинтересовавшись вопросом, наткнулся в сети на книгу Блиох П.В., Минаков А.А. «Гравитационные линзы». Далее краткое резюме по вашему вопросу.
Если линза обладает сферической симметрией, то объект фона будет видим в виде кольца (если располагается с линзой и наблюдателем на одной прямой), либо в виде дуги (если смещен). Но это и так интуитивно понятно.
Если линза не обладает сферической симметрией, то тут возможны самые разные варианты, поэтому более подробно рассмотрены варианты, которые наиболее распространены. Первый — линза имеет форму сплюснутого эллипсоида (эллиптическая галактика). Второй — линза состоит из двух объектов: сферически симметричное ядро и гало в виде сильно сплюснутого эллипсоида (спиральная галактика в первом приближении). В обоих вариантах, в зависимости от положения источника относительно линзы может наблюдаться от одного до пяти изображений. Четыре изображения — частный случай.
Книгу рекомендую, там много интересного.
ramntry
Единтсвенная пока версия, которая у меня есть, как такое вообще может быть, выглядит так — луч света проходит между двумя крайне массивными объектами. И в зависимости от того, к которому он ближе (с поправкой на разницу их масс), от отклоняется либо к одному, либо к другому. И выходит, что конус света, идущий от одного источника, разрывается на два куска, создавая на приемнике несвязную засвеченную область.
Крест — значит, такие массивные объекты крестом и расположены.
По факту в статье вроде ссылки идут на темную материю, то есть, скорее всего это не 4 массивных объекта, а просто некоторое распределение темной (и обычной) материи, с максимумами плотности, сгруппированными в виде креста.