Многие звёзды взрываются в конце жизни, иногда взрыв удаётся заметить и зафиксировать с Земли. Такие находки случались только благодаря удачному стечению обстоятельств — до сегодняшнего дня. 11 декабря 2015 года астрономы не просто засняли взрыв сверхновой, но увидели его именно там, где было предсказано.
Сверхновой дали кодовое имя Refsdal в честь норвежского астрофизика Сюра Рефсдаля (Sjur Refsdal), который первым в 1964 году предложил использовать рассинхронизацию в появлении гравитационно искажённых изображений для изучения расширения Вселенной. Впервые сверхновую заметили в скоплении галактик MACS J1149.5+2223. Сама галактика находится от нас примерно в 5 млрд световых годах, а сверхновая взрывается в 10 млрд световых годах. Расстояние до сверхновой определили по красному смещению её домашней галактики (z = 1,491).
Вообще, история Refsdal началась в ноябре 2014 года, когда астрофизики получили четыре отдельных изображения сверхновой в редкой компоновке, известной как крест Эйнштейна вокруг одной из галактик вышеуказанного скопления (на фото).
Скопление галактик MACS J1149+2223. В квадрате — эллиптическая галактика с крестом Эйнштейна и четырьмя изображениями сверхновой Refsdal. Ноябрь 2014
Такая оптическая иллюзия вызвана гравитационным линзированием: свет от сверхновой искривляется под воздействием гравитации галактики.
Гравитационное линзирование
С помощью гравитационной «линзы» мы наблюдаем далёкие объекты, которые в противном случае оказались бы вне досягаемости.
«В процессе изучения сверхновой мы осознали, что её домашняя галактика — это та галактика, которую мы уже наблюдали с помощью гравитационного линзирования через это скопление, — рассказывает Стив Родни (Steve Rodney), соавтор исследования, из университета Южной Каролины. — Её домашняя галактика была у нас как минимум на трёх отдельных фотографиях».
Эти снимки представляли редкую возможность. Поскольку масса тёмного вещества и обычного вещества в скоплении галактик распределяется неравномерно, то и свет при каждом наблюдении проходит различный путь и различное расстояние. Поэтому фотографии домашней галактики сверхновой показывают разные этапы её жизни.
Учёные начали тщательно изучать скопление галактик, которое работает как гравитационная линза. «Мы составили семь разных моделей скопления, чтобы предсказать, когда и где можно будет опять увидеть сверхновую в будущем. Потребовались значительные усилия астрономического сообщества, чтобы собрать необходимые входные данные с «Хаббла», VLT-MUSE и обсерватории Кека (Гавайи) для конструирования моделей гравитационных линз, — рассказывает Томмазо Треу (Tommaso Treu), главный автор научной работы со сравнительным описанием моделей, из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. — И удивительно, что все семь моделей предсказали примерно один и тот же временной интервал, когда будет сделана новая фотография взрывающейся звезды».
С октября 2015 года «Хаббл» периодически наводился на MACS J1149.5+2223 в надежде ещё раз заснять редкое явление и доказать корректность моделей. И вот 11 декабря 2015 года это наконец-то произошло: сверхновая Refsdal ещё раз показала, как она взрывается.
Таким образом, «Хаббл» наглядно продемонстрировал справедливость современного научного подхода, когда сделанные предсказания проверяются наблюдениями.
В данном случае подтверждёное появление Refsdal стало уникальной возможностью для астрофизиков проверить корректность своих моделей распределения тёмной материи и массы во Вселенной.
Научная статья (предсказание)
Научная статья (повторное появление)
