Повторение взрыва сверхновой ожидается в 2037 году

На основе ранее полученных линзированных изображений далекой сверхновой, астрономы рассчитали примерное время следующего прибытия света от нее, учитывая действие темной материи галактического кластера между нами и этой сверхновой.

Об этом рассказывают в НАСА.

Сложно делать прогнозы, особенно в астрономии. Однако существуют некоторые прогнозы, на которые астрономы могут положиться, например, время будущих лунных и солнечных затмений, а также как по часам возвращение некоторых комет.

Теперь, глядя далеко за пределы Солнечной системы, астрономы добавили вероятное предсказание события, происходящего глубоко в межгалактическом пространстве: изображение взрыва звезды под названием сверхновая Реквием, которое появится примерно в 2037 году. Хотя эту ретрансляцию не будет видно невооруженным глазом, некоторые будущие телескопы должны будут иметь возможность ее заметить.

Оказывается, это будущее представление станет четвертым известным видом той самой сверхновой, увеличенной, освещенной и расколотой на отдельные изображения массивным скоплением галактик переднего плана, действующих как космический зум-объектив. Три изображения сверхновой были впервые найдены в архивных данных, полученных в 2016 году космическим телескопом Хаббл.

Многократные изображения создаются благодаря мощной гравитации монструозного скопления галактик, которое искажает и увеличивает свет от сверхновой, находящейся позади нее – эффект, называемый гравитационным линзированием. Впервые предусмотренный Альбертом Эйнштейном, этот эффект подобный тому, как стеклянная линза изгибает свет, чтобы увеличить изображение дальнего объекта.

Три линзированные изображения сверхновой, которые видны как крошечные точки, захваченные одним снимком Хаббла, представляют свет от последствий взрыва. Точки отличаются по яркости и цвету, обозначающие три различные фазы угасания взрыва по мере его охлаждения со временем.

"Это новое открытие – третий пример сверхновой с несколькими изображениями, для которой мы можем реально измерить задержку времени прибытия", - пояснил ведущий исследователь Стив Родни из Университета Южной Каролины в Колумбии. "Это самая дальняя из трех, и предполагаемая задержка чрезвычайно велика. Мы сможем вернуться назад и увидеть окончательное прибытия, которое, по нашим прогнозам, будет в 2037 году плюс-минус пару лет".

Свету, который Хаббл захватил от скопления MACS J0138.0-2155, понадобилось около четырех миллиардов лет, чтобы достичь Земли. Свету от сверхновой Реквием понадобилось примерно 10 миллиардов лет для своего путешествия, исходя из расстояния до ее родной галактики.

Прогноз команды о возвращении сверхновой базируется на компьютерных моделях скопления, которые описывают различные пути прохождения света сверхновой через лабиринт сгустков темной материи в группировке галактик. Темная материя – это невидимый материал, который составляет основную часть материи Вселенной и является строительными лесами, на которых строятся галактики и скопления галактик.

Каждое увеличенное изображение проходит разный путь из-за скопления и прибывает на Землю в разное время, частично из-за различий в длине путей, которыми проходил свет сверхновой.

"Каждый раз, когда какой-то свет проходит вблизи очень массивного объекта, такого как галактика или скопление галактик, искривление пространства-времени, которое, согласно теории общей относительности Эйнштейна, присутствует для любой массы, задерживает путешествие света вокруг этой массы" - сказал Родни.

Он сравнивает различные световые пути сверхновой с несколькими поездами, которые выезжают со станции одновременно, все едут с одинаковой скоростью и направляются к одному и тому же месту. Каждый поезд, однако, едет разным маршрутом, и расстояние для каждого маршрута не одинаково. Поскольку поезда движутся путями разной длины по различной местности, они не прибывают к месту назначения одновременно.

Кроме того, изображение линзированной сверхновой, которое, как предполагается, появится в 2037 году, отстает от других изображений этой самой сверхновой, поскольку ее свет движется непосредственно через середину скопления, где находится самое плотное количество темной материи. Огромная масса скопления сгибает свет, вызывая большую задержку времени. "Оно прибывает последним, поскольку похоже на поезд, который должен спускаться глубоко в долину и снова подниматься обратно. Это самое медленное путешествие для света", - пояснил Родни.

Линзированные изображения сверхновых были открыты в 2019 году Гейбом Браммером, соавтором исследования из Центра космического рассвета Института Нильса Бора Копенгагенского университета, Дания. Браммер заметил зеркальные изображения сверхновых, увеличенные массивными скоплениями галактик на переднем плане, анализируя далекие галактики в рамках текущей программы Хаббла под названием «Урегулированные спокойные увеличенные галактики» (REQUIEM).

Он сравнивал новые данные REQUIEM за 2019 с архивными изображениями, сделанными в 2016 году от другой научной программы Хаббла. На снимках с 2016 года его внимание привлек крошечный красный объект, который сначала он принял за далекую галактику. Но на снимках 2019 объект исчез.

"Но потом, во время дальнейшей проверки данных за 2016 год, я заметил, что на самом деле было три увеличенных объекта, два красных и фиолетовый", - пояснил он. "Каждый из трех объектов был спарен с линзированным изображением далекой массивной галактики. Это сразу же навело меня на мысль, что это не далекая галактика, а на самом деле переходной источник в этой системе, который исчез из поля зрения на изображениях 2019 года, как свет выкрученой лампочки".

Браммер объединился с Родни, чтобы провести дальнейший анализ системы. Изображения линзированной сверхновой расположены дугой вокруг ядра скопления. Они появляются в виде маленьких точек у размазанных оранжевых черт, считающихся увеличенными снимками родной галактики сверхновой.

Соавтор исследования Йохан Ричард из Лионского университета во Франции создал карту колличества темной материи в скоплении, выведенную по результатам создаваемого ею линзирования. На карте показаны предполагаемые места расположения линзированных объектов. Предполагается, что эта сверхновая появится снова в 2042 году, но она будет настолько тусклой, что, как считает исследовательская группа, ее не будет видно.

Фиксация повтора взрывного события поможет астрономам измерить временные задержки между всеми четырьмя изображениями сверхновой, что предоставит подсказки о типе искривленного пространства, через которое пришлось пройти свету от взрыва звезды. Вооруженные этими измерениями, исследователи смогут настроить модели, отражающие массу скопления. Создание точных карт темной материи массивных скоплений галактик – еще один способ для астрономов измерить скорость расширения Вселенной и исследовать природу темной энергии, таинственной формы энергии, действующей против гравитации и заставляющей космос расширяться быстрее.

Этот метод задержки времени ценен тем, что это более прямой способ измерения скорости расширения Вселенной, пояснил Родни. "Эти длинные задержки времени особенно ценны, потому что вы можете получить добротное, точное измерение этой задержки, если наберетесь терпения и подождете года, в этом случае более десяти лет на возвращение окончательного изображения", - сказал он. "Это абсолютно независимый путь для расчета скорости расширения Вселенной. Настоящей ценностью в будущем будет использование большей выборки таких изображений для повышения точности".

Выявление линзированных сверхновых будет становиться все более распространенным в течение следующих 20 лет с запуском космического телескопа Нэнси Грейс Роман и началом работы обсерватории Веры К. Рубин. Оба телескопа будут наблюдать за большими участками неба, что позволит им увидеть еще десятки размноженных сверхновых.

Будущие телескопы, такие как космический телескоп Джеймса Вебба, также смогут выявлять свет от сверхновой Реквием в другие эпохи взрыва.

Результаты команды опубликованы 13 сентября во журнале Nature Astronomy.

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.