Supernowe widoczne dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu

Odległe wybuchające gwiazdy obserwowane przez Hubble Space Telescope dostarczają astronomom potężne narzędzie badawcze. Wiedząc jak wygląda niewzmocniony obraz supernowych typu Ia i mając ich wzmocniony na skutek soczewkowania grawitacyjnego obraz, można  obliczyć rozkład materii w obiekcie wywołującym soczewkowanie, czyli w gromadzie galaktyk.

Źródło: NASA, ESA, S. Perlmutter (UC Berkeley, LBNL), A. Koekemoer (STScI), M. Postman (STScI), A. Riess (STScI/JHU), J. Nordin (LBNL, UC Berkeley), D. Rubin (Florida State), and C. McCully (Rutgers University)
Astronomowie wykorzystując obserwacje Kosmicznego Teleskopu Hubble'a odkryli trzy wybuchające gwiazdy, których obraz  został wzmocniony przez olbrzymią grawitację gromady galaktyk znajdujących się między nami a gwiazdami. Nowoodkryte supernowe są pierwszymi tego typu obiektami, które zaobserwowano jako „wzmocnione”.

Masywne gromady galaktyk działają jak soczewki grawitacyjne, ze względu na to, że ich potężna grawitacja zakrzywia światło. Dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego obiekty znajdujące się za gromadami, które w rzeczywistości są zbyt słabe, aby mogły  je zaobserwować nawet największe teleskopy, stają się większe i jaśniejsze, a tym samym obserwowalne.

Wzmocnienie jasności obiektu soczewkowanego zależy od ilość materii zgromadzonej w gromadzie, uwzględniając ciemną materię, która nie może być zaobserwowana w sposób bezpośredni. Badając światło wzmocnionych obiektów astronomowie stworzyli mapy określające w przybliżony sposób rozmieszczenie materii  znajdującej się w gromadzie.

Mapy przedstawiające soczewkowanie grawitacyjne  gromad galaktyk dają astronomom wskazówki dotyczące informacji, jak odległe są obiekty znajdujące się za soczewką. Pozostaje jednak pytanie jak dokładne są to informacje?

Dwa niezależne zespoły badaczy opracowały nową metodę oceny tego soczewkowania. Naukowcy przeanalizowali obserwacje trzech supernowych: Tiberius, Didius i Caracalla, które były soczewkowane przez gromady Abell 383, RXJ1532.9+3021 oraz MACS J1720.2+3536. Dwie, a może nawet wszystkie trzy z wymienionych supernowych mogą być stosowane jako świece standardowe.
Astronomowie zmierzyli jasność soczewkowanych supernowych i porównali z jasnością wybuchu, aby wyznaczyć jak pojaśniały wybuchające gwiazdy na skutek soczewkowania. Jedna z supernowych została zaobserwowana jako aż dwa razy jaśniejsza.

Oba zespoły badaczy, na podstawie niezależnych badań, otrzymały zbliżone wyniki. Dla naukowców najważniejszy jest jednak fakt, że wyniki badań stanowią podstawę do kontynuowania studiów nad zjawiskiem soczewkowania supernowych. Mają również nadzieję na jeszcze dokładniejsze wyniki, a co za tym idzie, być może wyjaśnienie nurtujących nas zagadnień kosmologicznych.

Oryginalny artykuł: Lensed Type Ia supernovae as probes of cluster mass models. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2014; 440 (3): 2742 DOI: 10.1093/mnras/stu376


Alicja Wierzcholska | Źródło: Science Daily

Liczba odsłon: 1393