Спостереження "Вебба" за лінзованою надновою допомагає підтвердити теорію Габбла

Для підвищення точності постійної Габбла, за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба астрономи дослідили три лінзовані зображення однієї далекої наднової типу Ia.

Про це розповідають в НАСА та в Аризонському державному університеті, передають OstanniPodii.com.

Вимірювання постійної Габбла (H0), швидкості, з якою розширюється Всесвіт, десятиліттями є активною сферою досліджень серед астрономів усього світу, які аналізують дані з наземних і космічних обсерваторій. Тепер, завдяки космічному телескопу імені Джеймса Вебба та його потужним можливостям, включеним до цієї лінійки обсерваторій, астрономи отримують ще краще розуміння Всесвіту.

Раніше цього року астрономи використовували дані "Вебба", що містять змінні цефеїди й наднові типу Ia, надійні маркери відстані для вимірювання швидкості розширення Всесвіту, щоб підтвердити попередні вимірювання космічного телескопа "Габбл".

Предметом кількох нещодавніх досліджень, проведених групою науковців з різних установ по всьому світу, стало використання незалежного методу вимірювання для підвищення точності постійної Габбла у вигляді гравітаційно лінзованих наднових.

Все почалося з одного запитання команди: "Що це за три точки, яких не було раніше? Чи може це бути наднова?"

Точки світла, яких не було видно на знімках цього ж скупчення галактик, зроблених "Габблом" у 2015 році, стали очевидними, коли надійшли зображення PLCK G165.7+67.0, отримані в рамках програми "Вебба" "Спостереження гарантованого часу в головних позагалактичних областях для вивчення реіонізації та лінзування" (PEARLS).

Команда зазначає, що це питання було першим, яке спало їм на думку, і не випадково: область G165 була обрана для цих спостережень завдяки високій швидкості зореутворення — понад 300 мас Сонця на рік, що корелює з високою частотою спалахів наднових.

Початковий аналіз підтвердив, що спостережувані точки відповідають зорі, яка вибухає, з винятковими характеристиками.

По-перше, вона була ідентифікована як наднова типу Ia — вибух зорі-білого карлика наприкінці її життя. Цей тип наднових часто називають "стандартною свічкою" через її передбачувану внутрішню яскравість. По-друге, наднова була гравітаційно лінзованою. Команда назвала своє відкриття "SN H0pe" (hope у перекладі з англійської — надія).

Гравітаційне лінзування важливе для цього експерименту. Лінза, що складається з галактичного скупчення, яке знаходиться між надновою і нами, згинає світло наднової в декілька зображень. Це схоже на те, як тристулкове дзеркало представляє три різні зображення людини, яка сидить перед ним. На зображенні "Вебба" це було продемонстровано прямо на наших очах, коли середнє зображення було перевернуте відносно двох інших — ефект "лінзування", передбачений теорією.

Щоб отримати три зображення, світло наднової пройшло три різні шляхи. Оскільки кожен шлях мав різну довжину, а світло рухалося з однаковою швидкістю, наднова була зображена в цьому спостереженні "Вебба" в три різні моменти під час вибуху. Повертаючись до аналогії з потрійним дзеркалом, можна сказати, що відбулася затримка в часі: праве дзеркало зобразило людину, що підняла гребінець, ліве дзеркало показало те, як волосся розчісувалося, а середнє дзеркало — гребінець, що опускається.

Потрійні зображення наднових особливі: часові затримки, відстань до наднової та властивості гравітаційного лінзування дають значення постійної Габбла або H0 (вимовляється як H-нуль).

Намагаючись дослідити наднову H0pe далі, команда PEARLS-Clusters написала пропозицію щодо дискреційного часу директора "Вебба" (DDT), яка була оцінена науковими експертами в ході подвійного анонімного рецензування та рекомендована Групою з наукової політики "Вебба" для спостережень DDT. Паралельно дані збирали на MMT, 6,5-метровому телескопі на горі Гопкінса та Великому бінокулярному телескопі на горі Грема, обидва в Аризоні. Аналізуючи обидва спостереження, команда змогла підтвердити, що наднова H0pe прив′язана до фонової галактики, що знаходиться далеко позаду скупчення, яка існувала через 3,5 мільярди років після Великого вибуху.

H0pe — одна з найвіддаленіших наднових типу Ia, що спостерігалися до сьогодні.

Також було зроблено ще одне вимірювання часової затримки з аналізом еволюції її світла, розсіяного на складові кольори або спектр з "Вебба", що підтверджує природу наднової H0pe як тип Ia.

Сім підгруп з команди дослідників надали моделі лінз, що описують двовимірний розподіл речовини в галактичному скупченні. Оскільки наднова типу Ia є стандартною свічкою, кожна модель лінзи була "оцінена" за її здатністю передбачати часові затримки та яскравості наднових відносно справжніх виміряних значень. Щоб запобігти упередженням, результати були засліплені від цих незалежних груп і показані один одному в оголошений день і час "живого розісліплення".

За своїми результатами команда повідомляє, що значення постійної Габбла становить 75,4 кілометра на секунду на мегапарсек, плюс 8,1 або мінус 5,5 (один парсек еквівалентний відстані 3,26 світлового року). Це лише друге вимірювання постійної Габбла цим методом, і вперше за допомогою стандартної свічки.

"Результати нашої команди вражають: значення постійної Габбла узгоджується з іншими вимірами в локальному Всесвіті та дещо суперечить значенням, отриманим, коли Всесвіт був молодим. Спостереження Вебба в циклі 3 покращать невизначеності, що дозволить отримати більш чутливі обмеження на H0", - сказала співкерівник проєкту PEARLS Бренда Фрай з Університету Аризони.

В НАСА зазначили, що ці дані з поточних наукових досліджень "Вебба", які ще не пройшли процес рецензування.

OstanniPodii.com