Сверхновая в далекой галактике обнаружена JWST – и ее свет снова появится в будущем

Массивные скопления галактик искажают пространство-время до такой степени, что действуют как гравитационные линзы. Свет еще более далеких галактик искажается и увеличивает их, что дает астрономам возможность увидеть больше деталей, чем это обычно возможно.

Случай с галактикой MRG-M0138 особенно интересен, поскольку телескоп Хаббл наблюдал ее во время взрыва сверхновой, которую астрономы назвали Requiem (Реквием).

Теперь было объявлено, что телескоп Джеймс Уэбб (JWST) обнаружил там новую сверхновую в ноябре 2023 года — захватывающая новость не только для изучения сверхновых, но также и потому, что она может помочь нам понять расширение Вселенной.

Скопление галактик перед MRG-M0138 создает пять различных изображений галактики, что означает пять различных изображений сверхновой. Свет идет разными путями, и по одному пути ему требуется гораздо больше времени, чтобы добраться до нас — предполагается, что этот «образ» взрыва явится нам не раньше середины 2030-х годов.

«Когда сверхновая взрывается за гравитационной линзой, ее свет достигает Земли несколькими разными путями. Мы можем сравнить эти пути с несколькими поездами, которые отправляются со станции одновременно, и все они едут с одинаковой скоростью и направляются в одно и то же место. Каждый поезд следует по разному маршруту, и из-за различий в длине пути и местности поезда не прибывают в пункт назначения одновременно», — говорится в заявлении ученых.

«Аналогичным образом, изображения сверхновых, полученные гравитационными линзами, появляются в течение дней, недель или даже лет. Измеряя разницу во времени появления изображений сверхновых, мы можем измерить скорость расширения Вселенной, известную как постоянная Хаббла, которая сегодня является серьезной проблемой в космологии. Загвоздка в том, что эти сверхновые, полученные с множеством изображений, чрезвычайно редки: до сих пор было обнаружено менее дюжины».

Реквием была сверхновой типа Ia. Такие сверхновые создаются белым карликом, который забирает у компаньона достаточно материала, чтобы он пересек порог массы и рухнул под собственным весом. Поскольку порог один и тот же, сверхновая достигает одной и той же светимости – это так называемая стандартная свеча.

То, насколько яркий объект, зависит от его собственной светимости и расстояния до него. Мы можем измерить яркость, а светимость задана для стандартных свечей, поэтому можно использовать оба измерения для определения расстояния до галактик. Отсюда мы переходим к другим космологическим свойствам.

На изображении Хаббла видны три яркие точки, расположенном вдоль пути чрезвычайно искривленной галактики. На изображении JWST галактика выглядит так же, но видны только две точки в разных положениях.

Хаббл добрался до Реквиема слишком поздно, чтобы провести детальные расчеты по четырем изображениям, поэтому в следующем десятилетии работа над пятым будет завершена. Но JWST застал событие в действии, и команде астрономов было предоставлено дополнительное время, чтобы следить за происходящим.

«Теперь мы нашли вторую сверхновую с гравитационными линзами в той же галактике, что и Реквием, которую мы называем сверхновая Encore (анг. бис, на бис). Она была обнаружена по счастливой случайности, и теперь мы активно следим за продолжающейся вспышкой», — объясняют исследователи.

Encore также является сверхновой типа Ia, что делает это наблюдение очень удачным. Сбор данных продолжается, поэтому мы узнаем больше интересного в ближайшие месяцы.

«Сверхновые обычно непредсказуемы, но в данном случае мы знаем, когда и где посмотреть финальные выступления Requiem и Encore. Инфракрасные наблюдения около 2035 года станут последним актом и дадут новое и точное измерение постоянной Хаббла», — заключили исследователи.