Гравитационная линза позволила увидеть сверхновую, которая вспыхнула еще в молодой Вселенной, больше 11 миллиардов лет назад. Она появилась в результате взрыва красного сверхгиганта в сотни раз больше Солнца.
©NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen (UMN), Patrick Kelly (UMN), Hubble Frontier Fields
Гравитация искажает траектории полета фотонов, благодаря чему достаточно массивные космические объекты могут играть роль естественных линз, искажая и увеличивая изображение находящихся за ними тел. Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Nature, воспользовались гравитационным линзированием крупного скопления галактик Abell 370, чтобы рассмотреть расположенную позади него древнюю сверхновую и оценить ее размеры.
Скопление Abell 370 включает сотни галактик и находится почти в пяти миллиардах световых лет от нас. Однако сверхновая, для которой оно выступило гравитационной линзой, расположена намного дальше, в 11,5 миллиарда световых лет. Она вспыхнула еще тогда, когда Вселенной было около двух миллиардов лет. При этом на новых изображениях этот процесс запечатлен сразу трижды, в разные моменты своего развития.
Из-за того, что излучение могло двигаться через гравитационную линзу разными путями, дистанция, которую оно прошло, оказалась слегка разной. Поэтому в объективы телескопов (авторы работы использовали космический Hubble, а также наземный Большой бинокулярный телескоп американской обсерватории Mount Graham) попали фотоны, испущенные на чуть разных этапах вспышки сверхновой, разнесенные на несколько дней. На них видны и самые первые шаги с ярким излучением в синей части спектра, и следующие моменты, когда свет переходит в красный, менее энергетический свет.
«Редко когда удается заметить сверхновую на такой ранней фазе развития, поскольку продолжается она действительно недолго, — отметил Вэньлэй Чен (Wenlei Chen) из Университета Миннесоты, один из авторов статьи. — Все длится часы или дни, которые легко упустить. Но в той же экспозиции мы получили последовательность сразу из трех изображений, разных “лиц” сверхновой».
Исходя из яркости, темпов угасания и других параметров далекой сверхновой ученые смогли оценить размеры звезды, которая взорвалась еще миллиарды лет назад. Она стала самой далекой сверхновой, для которой удалось провести такие расчеты. Судя по результатам, радиус звезды превышал 530 радиусов Солнца. Она относилась к классу красных сверхгигантов, подобных нынешнему Бетельгейзе, от которого тоже ожидают скорого превращения в сверхновую.
