Повторення вибуху наднової очікується у 2037 році

На основі раніше отриманих лінзованих зображень далекої наднової, астрономи розрахували приблизний час наступного прибуття світла від неї, врахувавши дію темної матерії галактичного кластера між нами та цією надновою.

Про це розповідають в НАСА.

Складно робити прогнози, особливо в астрономії. Однак існують деякі прогнози, на які астрономи можуть покластися, наприклад, час майбутніх місячних та сонячних затемнень, а також як за годинником повернення деяких комет.

Тепер, дивлячись далеко за межі Сонячної системи, астрономи додали вірогідне передбачення події, що відбувається глибоко у міжгалактичному просторі: зображення вибуху зорі під назвою наднова Реквієм, яке з’явиться приблизно у 2037 році. Хоча цю ретрансляцію не буде видно неозброєним оком, деякі майбутні телескопи повинні мати можливість її помітити.

Виявляється, це майбутнє представлення стане четвертим відомим виглядом тієї самої наднової, збільшеної, освітленої та розколотої на окремі зображення масивним скупченням галактик переднього плану, що діють як космічний зум-об’єктив. Три зображення наднової були вперше знайдені в архівних даних, отриманих у 2016 році космічним телескопом Хаббл.

Кількаразові зображення створюються завдяки потужній гравітації монструозного скупчення галактик, яке спотворює та збільшує світло від наднової, що знаходиться позаду неї – ефект, званий гравітаційним лінзуванням. Вперше передбачений Альбертом Ейнштейном, цей ефект подібний до того, як скляна лінза згинає світло, щоб збільшити зображення далекого об’єкта.

Три лінзовані зображення наднової, які видні як крихітні точки, захоплені одним знімком Хаббла, представляють світло від наслідків вибуху. Точки різняться за яскравістю та кольором, що позначає три різні фази згасання вибуху в міру його охолодження з часом.

"Це нове відкриття – третій приклад наднової з кількома зображеннями, для якої ми можемо реально виміряти затримку часу прибуття", - пояснив провідний дослідник Стів Родні з Університету Південної Кароліни в Колумбії. "Це найвіддаленіша з трьох, і передбачувана затримка надзвичайно велика. Ми зможемо повернутися назад та побачити остаточне прибуття, яке, за нашими прогнозами, буде у 2037 році плюс-мінус пару років".

Світлу, яке Хаббл захопив від скупчення, MACS J0138.0-2155, знадобилося близько чотирьох мільярдів років, щоб досягти Землі. Світло з наднової Реквієм знадобилося приблизно 10 мільярдів років для своєї подорожі, виходячи з відстані до її галактики-господаря.

Прогноз команди про повернення наднової базується на комп’ютерних моделях скупчення, які описують різні шляхи проходження світла наднової через лабіринт згустків темної матерії в угрупованні галактик. Темна матерія – це невидимий матеріал, який складає основну частину матерії Всесвіту і є риштованням, на якому будуються галактики та скупчення галактик.

Кожне збільшене зображення проходить різний шлях через скупчення й прибуває на Землю у різний час, частково через відмінності в довжині шляхів, якими проходило світло наднової.

"Кожного разу, коли деяке світло проходить поблизу дуже масивного об′єкта, такого як галактика або скупчення галактик, викривлення простору-часу, яке, згідно з теорією загальної відносності Ейнштейна, присутнє для будь-якої маси, затримує подорож світла навколо цієї маси", - сказав Родні.

Він порівнює різні світлові шляхи наднової з кількома поїздами, які виїжджають зі станції одночасно, усі їдуть з однаковою швидкістю та прямують до одного і того ж місця. Кожен поїзд, однак, їде різним маршрутом, і відстань для кожного маршруту не однакова. Оскільки поїзди рухаються коліями різної довжини по різній місцевості, вони не прибувають до місця призначення одночасно.

Крім того, зображення лінзованої наднової, яке, як передбачається, з’явиться у 2037 році, відстає від інших зображень цієї самої наднової, оскільки її світло рухається безпосередньо через середину скупчення, де знаходиться найщільніша кількість темної матерії. Величезна маса скупчення згинає світло, викликаючи більшу затримку часу. "Воно прибуває останнім, оскільки схоже на потяг, який повинен спускатися глибоко в долину і знову підійматися назад. Це найповільніша подорож для світла", - пояснив Родні.

Лінзовані зображення наднових були відкриті у 2019 році Гейбом Браммером, співавтором дослідження з Центру космічного світанку Інституту Нільса Бора Копенгагенського університету, Данія. Браммер помітив дзеркальні зображення наднових, збільшені масивними скупченнями галактик на передньому плані, аналізуючи далекі галактики у рамках поточної програми Хаббла під назвою «Урегульовані спокійні збільшені галактики» (REQUIEM).

Він порівнював нові дані REQUIEM за 2019 рік з архівними зображеннями, зробленими у 2016 році з іншої наукової програми Хаббла. На знімках за 2016 рік його увагу привернув крихітний червоний об’єкт, який спочатку він прийняв за далеку галактику. Але на знімках 2019 року об′єкт зник.

"Але потім, під час подальшої перевірки даних за 2016 рік, я помітив, що насправді було три збільшені об′єкти, два червоних та фіолетовий", - пояснив він. "Кожен з трьох об′єктів був спарований з лінзованим зображенням далекої масивної галактики. Це одразу ж навело мене на думку, що це не далека галактика, а насправді перехідне джерело в цій системі, яке зникло з поля зору на зображеннях 2019 року, наче як світло викрученої лампочки".

Браммер об′єднався з Родні, щоб провести подальший аналіз системи. Зображення лінзованої наднової розташовані дугою навколо ядра скупчення. Вони з’являються у вигляді маленьких крапок біля розмазаних помаранчевих рис, які вважаються збільшеними знімками рідної галактики наднової.

Співавтор дослідження Йохан Річард з Ліонського університету у Франції створив карту обсягу темної матерії у скупченні, виведену за результатами створюваного нею лінзування. На карті показані передбачувані місця розташування лінзованих об’єктів. Передбачається, що ця наднова з’явиться знову у 2042 році, але вона буде настільки тьмяною, що як вважає дослідницька група, її не буде видно.

Фіксація повтору вибухової події допоможе астрономам виміряти часові затримки між усіма чотирма зображеннями наднової, що надасть підказки про тип викривленого простору, через яке довелося пройти світлу від вибуху зорі. Озброєні цими вимірами, дослідники зможуть точно налаштувати моделі, які відображають масу скупчення. Створення точних карт темної матерії масивних скупчень галактик – ще один спосіб для астрономів виміряти швидкість розширення Всесвіту та дослідити природу темної енергії, таємничої форми енергії, яка діє проти гравітації та змушує космос розширюватися швидше.

Цей метод затримки часу цінний тим, що це більш прямий спосіб вимірювання швидкості розширення Всесвіту, пояснив Родні. "Ці довгі затримки часу особливо цінні, тому що ви можете отримати добротне, точне вимірювання цієї затримки, якщо наберетеся терпіння та почекаєте роки, у цьому випадку понад десять років на повернення остаточного зображення", - сказав він. "Це абсолютно незалежний шлях для розрахунку швидкості розширення Всесвіту. Справжньою цінністю в майбутньому буде використання більшої вибірки таких зображень для підвищення точності".

Виявлення лінзованих наднових буде ставати все більш поширеним протягом наступних 20 років із запуском космічного телескопа Ненсі Грейс Роман та початком роботи обсерваторії Віри К. Рубін. Обидва телескопи будуть спостерігати за великими ділянками неба, що дозволить їм побачити ще десятки розмножених наднових.

Майбутні телескопи, такі як космічний телескоп Джеймса Вебба, також зможуть виявляти світло від наднової Реквієм в інші епохи вибуху.

Результати команди опубліковані 13 вересня у журналі Nature Astronomy.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.