Webb araştırmacıları mercekli süpernovayı keşfetti, Hubble gerilimini doğruladı

Evrenin genişleme hızı olan Hubble sabitinin ölçülmesi, hem yer hem de uzay tabanlı gözlemevlerinden gelen verileri analiz eden dünya çapındaki gökbilimciler arasında aktif bir araştırma alanıdır. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu devam eden bu tartışmaya zaten katkıda bulundu. Bu yılın başlarındaGökbilimciler, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’nun önceki ölçümlerini doğrulamak amacıyla, evrenin genişleme oranını ölçmek için güvenilir mesafe işaretleri olan Sefeid değişkenleri ve Tip Ia süpernovaları içeren Webb verilerini kullandılar.

Şimdi araştırmacılar, Hubble sabitinin doğruluğunu daha da artırmak için bağımsız bir ölçüm yöntemi kullanıyorlar: Yerçekimiyle merceklenen süpernovalar. Arizona Üniversitesi’nden Brenda Frye, dünyanın dört bir yanındaki farklı kurumlardan birçok araştırmacıdan oluşan bir ekiple birlikte, Webb’in uzak ve yoğun nüfuslu bir gökada kümesi yönünde üç ışık noktası keşfetmesinin ardından bu çabaya öncülük ediyor. Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü kısa bir süre önce Dr. Frye’ı ekibin Süpernova H0pe adını verdiği şey ve kütleçekimsel merceklenme etkilerinin Hubble sabiti hakkında nasıl bilgi sağladığı hakkında daha fazla bilgi vermesi için davet etti.

“Her şey ekibin tek bir sorusuyla başladı: ‘Daha önce orada olmayan üç nokta nedir? Bu bir süpernova olabilir mi?'” dedi. “Aynı kümenin 2015 Hubble görüntülemesinde görülmeyen ışık noktaları, Webb’in Reiyonizasyon ve Merceklenme Bilimi için Ana Galaksi Dışı Alanların Garantili Zaman Gözlemlerinden (PEARLS) Dünya’ya PLCK G165.7+67.0 görüntüleri geldiğinde açıktı. ‘Kümeler’ programı Ekip, akla gelen ilk sorunun haklı bir nedenden dolayı olduğunu belirtiyor: ‘Bu program için G165 alanı, yılda 300 güneş kütlesinden fazla yıldız oluşumu oranı nedeniyle seçildi; bu da bir özelliktir. bu daha yüksek süpernova oranlarıyla ilişkilidir.’

“İlk analizler, bu noktaların nadir niteliklere sahip patlayan bir yıldıza karşılık geldiğini doğruladı. Birincisi, bu bir Tip Ia süpernova, yani bir beyaz cüce yıldızın patlamasıdır. Bu tür süpernovaya genellikle ‘standart mum’ adı verilir, bu da onun Süpernovanın bilinen bir içsel parlaklığı vardı. İkincisi, kütleçekimsel olarak mercekleniyordu.

“Kütleçekimsel merceklenme bu deney için önemlidir. Süpernova ile bizim aramızda yer alan bir gökada kümesinden oluşan mercek, süpernovanın ışığını birden fazla görüntü halinde büker. Bu, üç katlı bir makyaj aynasının bir nesnenin üç farklı görüntüsünü sunmasına benzer. Webb görüntüsünde, ortadaki görüntünün diğer iki görüntüye göre ters çevrilmesiyle bu durum gözümüzün önünde gösterildi; bu, teorinin öngördüğü bir ‘mercekleme’ etkisiydi.

“Üç görüntü elde etmek için ışık üç farklı yol boyunca ilerledi. Her yolun uzunluğu farklı olduğundan ve ışık aynı hızda gittiğinden, süpernova bu Webb gözleminde patlaması sırasında üç farklı zamanda görüntülendi. Üç katlı aynada Benzetmeyle, sağdaki aynanın tarağı kaldıran bir kişiyi, soldaki aynanın taranan saçı ve ortadaki aynanın tarağı bırakan kişiyi gösterdiği bir zaman gecikmesi ortaya çıktı.

“Üç katlı süpernova görüntüleri özeldir: Zaman gecikmeleri, süpernova mesafesi ve yerçekimsel merceklenme özellikleri Hubble sabiti veya H0 (H-naught olarak telaffuz edilir) için bir değer verir. Süpernovaya SN H0pe adı verildi çünkü gökbilimcilere evrenin şeklini daha iyi anlama umudu veriyordu. genişleme hızının değiştirilmesi.

“PEARLS-Clusters ekibi, SN H0pe’yi daha fazla keşfetme çabasıyla, bilim uzmanları tarafından ikili anonim bir incelemede değerlendirilen ve DDT gözlemleri için Webb Bilim Politikaları Grubu tarafından önerilen bir Webb Direktörünün Takdir Edici Zamanı (DDT) önerisi yazdı. paralel olarak, her ikisi de Arizona’da bulunan Hopkins Dağı’ndaki 6,5 metrelik bir teleskop olan MMT’den ve Graham Dağı’ndaki Büyük Binoküler Teleskop’tan veriler elde edildi. Her iki gözlemi de analiz eden ekibimiz, SN H0pe’nin demirlendiğini doğrulayabildi. Büyük patlamadan 3,5 milyar yıl sonra var olan, kümenin epey gerisinde yer alan bir arka plan galaksisi.

“SN H0pe bugüne kadar gözlemlenen en uzak Tip Ia süpernovalardan biridir. Farklı bir ekip üyesi, Webb’den gelen renklerine veya ‘tayfına’ dağılan ışığının evrimini analiz ederek başka bir zaman gecikmesi ölçümü yaptı ve bu süpernovanın Tip Ia doğasını doğruladı. SN H0pe.

“Galaksi kümesinin 2 boyutlu madde dağılımını tanımlayan mercek modellerine yedi alt grup katkıda bulunmuştur. Tip Ia süpernova standart bir mum olduğundan, her mercek modeli, gerçek ölçülen değerlere göre zaman gecikmelerini ve süpernova parlaklıklarını tahmin etme becerisine göre ‘derecelendirildi’ .

“Önyargıları önlemek için, sonuçlar bu bağımsız gruplardan kör edildi ve ‘canlı körleme kaldırma’nın duyurulan gün ve saatinde birbirlerine açıklandı. Ekip, Hubble sabitinin değerini megaparsek başına saniyede 75,4 kilometre artı 8,1 veya eksi 5,5 olarak rapor ediyor. [One parsec is equivalent to 3.26 light-years of distance.] Bu, Hubble sabitinin bu yöntemle yalnızca ikinci ölçümü ve ilk kez standart bir mum kullanılarak yapılıyor. PEARLS programının baş araştırmacısı şunu belirtti: ‘Bu, Webb’in en büyük keşiflerinden biri ve evrenimizin bu temel parametresinin daha iyi anlaşılmasına yol açıyor.’

“Ekibimizin sonuçları etkili: Hubble sabiti değeri yerel evrendeki diğer ölçümlerle eşleşiyor ve evrenin genç olduğu dönemde elde edilen değerlerle bir miktar gerilim içinde. 3. Döngüdeki Webb gözlemleri belirsizlikleri iyileştirecek ve H0 üzerinde daha hassas kısıtlamalara izin verecek. .”