Наблюдение "Уэбба" за линзованной сверхновой помогает подтвердить теорию Хаббла

Для повышения точности постоянной Хаббла, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба астрономы исследовали три линзованных изображения одной далекой сверхновой типа Ia.

Об этом рассказывают a href="https://blogs.nasa.gov/webb/2024/10/01/webb-researchers-discover-lensed-supernova-confirm-hubble-tension/" target="_blank">в НАСА и в Аризонском государственном университете, передают OstanniPodii.com.

Измерение постоянной Хаббла (H0), скорости, с которой расширяется Вселенная, десятилетиями является активной сферой исследований среди астрономов всего мира, анализирующих данные с наземных и космических обсерваторий. Теперь, благодаря космическому телескопу имени Джеймса Уэбба и его мощным возможностям, включенным в эту линейку обсерваторий, астрономы получают еще лучшее понимание Вселенной.

Ранее в этом году астрономы использовали данные "Уэбба", содержащие переменные цефеиды и сверхновые типа Ia, надежные маркеры расстояния для измерения скорости расширения Вселенной, чтобы подтвердить предыдущие измерения космического телескопа "Хаббл".

Предметом нескольких недавних исследований, проведенных группой ученых из разных учреждений по всему миру, стало использование независимого метода измерения для повышения точности постоянной Хаббла в виде гравитационно линзованных сверхновых.

Все началось с одного вопроса команды: "Что это за три точки, которых не было раньше? Может ли это быть сверхновая?"

Точки света, которых не было видно на снимках этого же скопления галактик, сделанных "Габблом" в 2015 году, стали очевидными, когда поступили изображения PLCK G165.7+67.0, полученные в рамках программы "Уэбба" "Наблюдения гарантированного времени в главных внегалактических областях для изучения реионизации и линзирования" (PEARLS).

Команда отмечает, что этот вопрос был первым, который пришел им в голову, и не случайно: область G165 была выбрана для этих наблюдений благодаря высокой скорости звездообразования — более 300 масс Солнца в год, что коррелирует с высокой частотой вспышек сверхновых.

Первоначальный анализ подтвердил, что наблюдаемые точки соответствуют взрывающейся звезде с исключительными характеристиками.

Во-первых, она была идентифицирована как сверхновая типа Ia — взрыв звезды-белого карлика в конце её жизни. Этот тип сверхновых часто называют "стандартной свечой" из-за её предполагаемой внутренней яркости. Во-вторых, сверхновая была гравитационно линзованной. Команда назвала свое открытие "SN H0pe" (hope в переводе с английского — надежда).

Гравитационное линзирование важно для этого эксперимента. Линза, состоящая из галактического скопления, которое находится между сверхновой и нами, сгибает свет сверхновой в несколько изображений. Это похоже на то, как трехстворчатое зеркало представляет три разных изображения человека, сидящего перед ним. На изображении "Уэбба" это было продемонстрировано прямо на наших глазах, когда среднее изображение было перевернуто относительно двух других — эффект "линзирования", предсказанный теорией.

Чтобы получить три изображения, свет сверхновой прошел три разных пути. Поскольку каждый путь имел разную длину, а свет двигался с одинаковой скоростью, сверхновая была изображена в этом наблюдении "Уэбба" в три разных момента во время взрыва. Возвращаясь к аналогии с тройным зеркалом, можно сказать, что произошла задержка во времени: правое зеркало изобразило человека, поднявшего расческу, левое зеркало показало то, как волосы расчесывались, а среднее зеркало — опускающуюся расческу.

Тройные изображения сверхновых особенные: временные задержки, расстояние до сверхновой и свойства гравитационного линзирования дают значение постоянной Хаббла или H0 (произносится как H-ноль).

Пытаясь исследовать сверхновую H0pe дальше, команда PEARLS-Clusters написала предложение по Дискреционному времени директора "Вебба" (DDT), которое было оценено научными экспертами в ходе двойного анонимного рецензирования и рекомендовано Группой по научной политике "Вебба" для наблюдений DDT. Параллельно данные собирали на MMT, 6,5-метровом телескопе на горе Хопкинса и Большом бинокулярном телескопе на горе Грэма, оба в Аризоне. Анализируя оба наблюдения, команда смогла подтвердить, что сверхновая H0pe привязана к фоновой галактике, находящейся далеко позади скопления, которая существовала через 3,5 миллиарда лет после Большого взрыва.

H0pe — одна из самых отдаленных сверхновых типа Ia, наблюдавшихся до сих пор.

Также было сделано еще одно измерение временной задержки с анализом эволюции её света, рассеянного на составляющие цвета или спектр от "Уэбба", что подтверждает природу сверхновой H0pe как тип Ia.

Семь подгрупп из команды исследователей предоставили модели линз, описывающие двумерное распределение вещества в галактическом скоплении. Поскольку сверхновая типа Ia является стандартной свечой, каждая модель линзы была "оценена" по её способности предсказывать временные задержки и яркости сверхновых относительно настоящих измеренных значений. Чтобы предотвратить предубеждения, результаты были ослеплены от этих независимых групп и показаны друг другу в объявленный день и время "живого разослепления".

По своим результатам команда сообщает, что значение постоянной Хаббла составляет 75,4 километра в секунду на мегапарсек, плюс 8,1 или минус 5,5 (один парсек эквивалентен расстоянию 3,26 светового года). Это лишь второе измерение постоянной Хаббла этим методом, и впервые с помощью стандартной свечи.

"Результаты нашей команды впечатляют: значение постоянной Хаббла согласуется с другими измерениями в локальной Вселенной и несколько противоречит значениям, полученным, когда Вселенная была молодой. Наблюдения Уэбба в цикле 3 улучшат неопределенности, что позволит получить более чувствительные ограничения на H0", - сказала соруководитель проекта PEARLS Бренда Фрай из Университета Аризоны.

В НАСА отметили, что эти данные из текущих научных исследований "Уэбба", которые еще не прошли процесс рецензирования.

OstanniPodii.com

• телескоп Уэбба
• Сверхновые
• гравитационное линзирование
• расширение Вселенной