Многие звезды заканчивают свою жизнь взрывом, но лишь некоторые из этих звездных взрывов были зафиксированы на месте преступления. Когда они есть, их успешное обнаружение зависело от чистой удачи — до сих пор. 11 декабря 2015 года астрономы не только изобразили сверхновую в действии, но и увидели ее там, где и когда они предсказывали ее появление.
Сверхновая по прозвищу Рефсдал [1] была замечена в скоплении галактик MACS J1149.5 + 2223. В то время как свету скопления потребовалось около пяти миллиардов лет, чтобы добраться до нас, сама сверхновая взорвалась намного раньше, почти 10 миллиардов лет назад [2].История Рефсдала началась в ноябре 2014 года, когда ученые обнаружили четыре отдельных изображения сверхновой в редком расположении, известном как Крест Эйнштейна, вокруг галактики в пределах MACS J1149.5 + 2223 (heic1505 — http://www.spacetelescope.org/news/ heic1505 /) [3].
Космическая оптическая иллюзия возникла из-за того, что масса одной галактики внутри скопления искривляла и усиливала свет от далекого взрыва звезды в процессе, известном как гравитационное линзирование [4].«Изучая сверхновую, мы поняли, что галактика, в которой она взорвалась, уже известна как галактика, которая линзируется скоплением», — объясняет Стив Родни, соавтор, из Университета Южной Каролины. «Родная галактика сверхновой появляется как минимум на трех различных изображениях, вызванных деформирующейся массой скопления галактик».Эти многочисленные изображения галактики предоставили редкую возможность.
Поскольку материя в кластере — как темная, так и видимая — распределена неравномерно, свет, создающий каждое из этих изображений, идет по разному пути с разной длиной. Поэтому изображения родительской галактики сверхновой видны в разное время.Используя другие линзовые галактики в скоплении и объединив их с открытием события Креста Эйнштейна в 2014 году, астрономы смогли сделать точные прогнозы повторного появления сверхновой. Их расчеты также показали, что сверхновая однажды уже появлялась на третьем изображении родительской галактики в 1998 году — событие, которое не наблюдалось ни одним телескопом.
Чтобы сделать эти прогнозы, им пришлось использовать очень сложные методы моделирования.«Мы использовали семь различных моделей кластера, чтобы рассчитать, когда и где сверхновая должна появиться в будущем. Сообщество приложило огромные усилия, чтобы собрать необходимые входные данные с помощью Hubble, VLT-MUSE и Keck и построить модели линз », — объясняет Томмазо Треу, ведущий автор сравнительного исследования моделей, из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, США. «И примечательно, что все семь моделей предсказали примерно одни и те же временные рамки, когда появится новое изображение взрывающейся звезды».
С конца октября 2015 года Хаббл периодически присматривался к MACS J1149.5 + 2223, надеясь увидеть уникальное повторение далекого взрыва и доказать правильность моделей. 11 декабря Рефсдал наконец-то предсказал, но, тем не менее, неожиданно появился.«Хаббл продемонстрировал современный научный метод в лучшем виде», — комментирует Патрик Келли, ведущий автор статей об открытии и повторном появлении и соавтор статьи по сравнению моделирования из Калифорнийского университета в Беркли, США. «Проверка предсказаний посредством наблюдений предоставляет мощные средства для улучшения нашего понимания космоса».Обнаружение повторного появления Рефсдала послужило уникальной возможностью для астрономов проверить свои модели того, как масса — особенно таинственной темной материи — распределяется в этом скоплении галактик.
Теперь астрономы хотят увидеть, какие еще сюрпризы принесет текущая программа Hubble Frontier Fields.Примечания[1] Сверхновая получила прозвище Рефсдал в честь норвежского астронома Сьюра Отказа, который в 1964 году впервые предложил использовать изображения линзовой сверхновой с задержкой по времени для изучения расширения Вселенной.[2] Обсерватория У. М. Кека на Мауна-Кеа на Гавайях использовалась для измерения красного смещения галактики-хозяина сверхновой (z = 1,491), которое является косвенным показателем расстояния до нее.
[3] Хаббл наблюдал MACS J1149.5 + 2223 в рамках исследования с усилением линзой Гризма из космоса (GLASS — http://glass.physics.ucsb.edu/) и программы Frontier Fields. Оба обзора используют линзирующие свойства скоплений галактик для изучения темной материи внутри них и некоторых из самых далеких галактик за их пределами.
[4] Гравитационное линзирование увеличивает свет от более слабых фоновых объектов, позволяя Хабблу шпионить за галактиками, которые иначе он не смог бы обнаружить. Этот процесс был впервые предсказан Альбертом Эйнштейном и теперь используется программой Frontier Fields для поиска самых далеких галактик во Вселенной.