NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, kütleçekimsel mercekleme adı verilen bir fenomen aracılığıyla, çok uzaklardaki bir süpernova patlamasının üç farklı anını tek bir enstantane halinde yakaladı. Abell 370 gökada kümesinin arkasında bulunan süpernovadan gelen ışık, kümenin muazzam yerçekimi tarafından defalarca merceklendi. Kredi: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields
Yerçekimsel Mercekleme Nedeniyle Bölümlerde Yakalanan Geçmişten Gelen Patlama
11 milyar yıl önce patlayan bir yıldızdan gelen ışık,[{” attribute=””>Hubble Space Telescope. It was not just one postcard from the remote past but three messages that chronicle the fading fireball over a period of one week.
For starters, the feeble light from the supernova was amplified by the gravitational field of an enormous foreground galaxy cluster, Abell 370. The gravitational warp in space acts as a cosmic lens, bending and magnifying the light from the more distant supernova, which was located far behind the cluster.
A bonus for astronomers is that not one but three images of the supernova appear in the photo, strung along the cluster. They show the explosion over different times that all arrived at Hubble simultaneously. A clue is that the cooling supernova fireball appears in slightly different colors among the supernova images. The images arrived at different times because the length of the pathways the supernova light followed is different. The later images were delayed due to taking a longer route across “valleys” of warped space.
Hubble Uzay Teleskobu, ışığı büken bir yerçekimi “hilesi” ile çok uzaktaki bir süpernova patlamasında üç farklı anı yakaladı – hepsi tek bir fotoğrafta! Kredi: NASAGoddard Uzay Uçuş Merkezi
Hubble Erken Evrende Gelişen Süpernova’nın 3 Yüzünü Yakaladı
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, çok uzaktaki bir süpernova patlamasında tek bir anlık görüntüde üç farklı anı yakaladı. Yıldız 11 milyar yıldan daha uzun bir süre önce patladığında, evren şu anki 13,8 milyar yıllık yaşının beşte birinden daha azdı.
Aslında bu, evren tarihinin bu kadar erken bir döneminde bir süpernovaya ilk ayrıntılı bakış. Araştırma, bilim adamlarının erken evrende yıldızların ve galaksilerin oluşumu hakkında daha fazla bilgi edinmelerine yardımcı olabilir. Süpernova görüntüleri ayrıca özeldir çünkü bir yıldız patlamasının ilk aşamalarını gösterirler.
Makalenin ilk yazarı ve Minnesota Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda doktora sonrası araştırmacı olan Wenlei Chen, “Bir süpernovanın çok erken bir aşamada tespit edilebilmesi oldukça nadirdir, çünkü bu aşama gerçekten kısadır” dedi. “Yalnızca birkaç saat ila birkaç gün sürer ve yakındaki bir tespit için bile kolayca gözden kaçabilir. Aynı pozda, bir süpernovanın birden fazla yüzü gibi bir dizi görüntü görebiliyoruz.”
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, kütleçekimsel mercekleme adı verilen bir fenomen aracılığıyla, çok uzaklardaki bir süpernova patlamasının üç farklı anını tek bir enstantane halinde yakaladı. Abell 370 gökada kümesinin arkasında bulunan süpernovadan gelen ışık, kümenin muazzam yerçekimi tarafından defalarca merceklendi. Bu ışık, devasa kümenin kozmik merceğinden üç farklı yol izledi. Üç yol, üç farklı uzunluktaydı ve küme nedeniyle zamanın yavaşlaması ve uzayın eğriliğinden farklı derecelerde etkilendi, bu nedenle ışık Hubble’a ulaştığında (Aralık 2010’da aynı gün), süpernova üç farklı aşamada ortaya çıktı. evrimin.
Sol panel, Abell 370’in süpernovanın çoklu görüntülerinin göründüğü bölümünü gösterir. 2011’den 2016’ya kadar Hubble gözlemlerinin bir bileşimi olan Panel A, süpernova söndükten sonra çoklu görüntüye sahip ev sahibi gökadanın konumlarını gösterir. Aralık 2010’dan bir Hubble resmi olan Panel B, ev sahibi galaksinin ve süpernovanın evriminin farklı aşamalarındaki üç görüntüsünü gösterir. Panel B’deki görüntüyü Panel A’dakinden çıkaran Panel C, gelişen süpernovanın üç farklı yüzünü gösterir. Çoklu veri filtreleri için benzer bir görüntü çıkarma işlemi kullanan Panel D, evriminin üç farklı aşamasında soğutma süpernovasının farklı renklerini gösterir.
Kredi: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields
Bu, ilk olarak Einstein’ın genel görelilik kuramında tahmin edilen kütleçekimsel merceklenme adı verilen bir fenomen sayesinde mümkün oldu. Bu durumda, gökada kümesi Abell 370’in muazzam yerçekimi, kümenin arkasında bulunan daha uzak süpernovadan gelen ışığı bükerek ve büyüterek kozmik bir mercek görevi gördü.
Çarpma aynı zamanda farklı zaman dilimlerinde patlamanın birden fazla görüntüsünü de üretti ve bunların hepsi aynı anda Dünya’ya geldi ve bir Hubble görüntüsünde yakalandı. Bu, yalnızca, hem süpernova ışığının izlediği yolların uzunluğundaki farklılıklar hem de yerçekimi nedeniyle zamanın yavaşlaması ve uzayın eğriliği nedeniyle büyütülmüş görüntülerin küme boyunca farklı rotalar izlemesi nedeniyle mümkün oldu.
Hubble maruziyeti, solmakta olan süpernovanın sıcaklık değişimini gösteren hızlı renk değişimini de yakaladı. Renk ne kadar maviyse, süpernova o kadar sıcak demektir. Yakalanan en erken aşama mavi görünür. Süpernova soğudukça ışığı daha da kırmızıya döndü.
NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, kütleçekimsel merceklenme olgusu aracılığıyla, çok uzaktaki bir süpernova patlamasında üç farklı anı yakaladı – hepsi tek bir fotoğrafta! Bu durumda, gökada kümesi Abell 370’in muazzam yerçekimi, kümenin arkasında bulunan daha uzak süpernovadan gelen ışığı bükerek ve büyüterek kozmik bir mercek görevi gördü. Çarpma, aynı zamanda, hepsi aynı anda Hubble’a ulaşan farklı zaman dilimlerinde patlamanın birden fazla görüntüsünü de üretti.
Üstteki kutu, Abell 370’in bir bölümünü göstermektedir. Kutu içindeki kutu, uzaktaki süpernovanın çoklu merceklendiği alanı işaretler. Alttaki görüntü, süpernovanın üç görüntüsü için ışık yollarının işaretlendiği bu alanın büyütülmüş bir versiyonudur. Alttaki görüntünün sağ tarafı, süpernovanın patladığı uzak galaksiyi gösteriyor. Çizgiler, ışığın bir kısmının çarpık uzayın “vadileri” boyunca daha uzun rotalar almasıyla, ışığın yerçekimi merceğinden nasıl geçtiğini gösteriyor. Çarpma, patlamanın farklı zaman dilimlerinde, hepsi aynı anda Hubble’a ulaşan üç görüntüsünü üretti.
Kredi: NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)
Minnesota Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda çalışma lideri ve yardımcı doçent olan Patrick Kelly, “Üç farklı görüntüde farklı renkler görüyorsunuz” dedi. “Büyük bir yıldızınız var, çekirdek çöküyor, bir şok üretiyor, ısınıyor ve ardından bir hafta boyunca soğuduğunu görüyorsunuz. Sanırım bu şimdiye kadar gördüğüm en muhteşem şeylerden biri!”
Bu aynı zamanda gökbilimcilerin erken evrende ölmekte olan bir yıldızın boyutunu ilk kez ölçebildikleri zamandır. Bu, her ikisi de ata yıldızın boyutuna bağlı olan süpernova parlaklığına ve soğuma hızına dayanıyordu. Hubble gözlemleri, araştırmacıların süpernova patlaması keşfettiği kırmızı süperdevin Güneş’ten yaklaşık 500 kat daha büyük olduğunu gösteriyor.
Chen, Kelly ve uluslararası bir gökbilimciler ekibi, Hubble veri arşivlerini eleyerek ve geçici olaylar arayarak bu süpernovayı buldu. Chen, bu olayları bulmak için makine öğrenimi algoritmaları yazdı, ancak bu, tanımlanan tek çoklu görüntülü süpernovaydı.
Chen ve Kelly, NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun daha uzak süpernovaları gözlemlemesi için zaman planladı. Gökbilimcilerin milyarlarca yıl önce var olan yıldızların yakındaki evrendekilerden farklı olup olmadığını anlamalarına yardımcı olmak için çok uzaklardaki bir süpernova kataloğuna katkıda bulunmayı umuyorlar.
Referans: Wenlei Chen, Patrick L. Kelly, Masamune Oguri, Thomas J. Broadhurst, Jose M. Diego, Najmeh Emami, Alexei V. Filippenko, Tommaso L. Treu ve Adi Zitrin, 9 Kasım 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-022-05252-5
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA arasındaki uluslararası işbirliği projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskopu yönetiyor. Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütüyor. STScI, Washington DC’deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından NASA için işletilmektedir.