Szupernóva, gravitációs lencsén át
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2014.11.27 07:15.)

Pont 50 éve jósolták meg, a Hubble-űrtávcsővel most sikerült felfedezni az első, gravitációs lencsehatással megtöbbszörözött képű szupernóvát.

Négy szupernóva, és mégis egy? Pont ilyet talált egy amerikai vezetésű kutatócsoport most novemberben a Hubble-űrtávcsővel folyó megfigyelési programok során gyűjtött adatokban. A felfedezés igen különleges. A lehetőségre először egy Sjur Refsdal nevű norvég asztrofizikus hívta fel a figyelmet egy 1964-ben megjelent tanulmányában. Az ő tiszteletére a mostani felfedezést jegyző kutatók informálisan az SN Refsdal nevet adták a szupernóvának. Az első híradás a gyors lefolyású csillagászati jelenségeket közlő The Astronomer's Telegram című internetes kiadványban jelent meg.

A négy pont a felső kép közepén látható fényes elliptikus galaxis körül egy távoli szupernóva négy különböző leképeződése. A háttérben levő objektum képét a pontosan a szupernóva irányában látszó, az előtérben levő galaxis gravitációs terében elhajló fénysugarak hozzák létre. Az alsó képről levonták az előtérgalaxisokat, így az S1-től S4-ig megjelölt, mintegy 2 ívmásodperc szögkiterjedésű kereszt alakban elhelyezkedő szupernóvaképek jobban kivehetők. (Kép: P.L. Kelly / GLASS / Hubble Frontier Fields)

A gravitációs lencsehatás jól ismert, az általános relativitáselmélet által előrejelzett csillagászati jelenség. Oka a térnek a nagy tömegű objektumok által okozott görbülete. Az ilyen előtérobjektum közvetlen közelében elhaladó, például egy távoli galaxisból érkező fénysugár észrevehetően elhajlik. Emiatt a megfigyelő úgy látja, hogy a sugárzás más-más irányokból érkezik: a háttérobjektum képe megtöbbszöröződik, vagy speciális esetben egy ún. Einstein-gyűrűvé torzul. Minél nagyobb tömegű az előtérobjektum, annál erősebb lehet a lencsehatás.

A gravitációs lencsehatást szemléltető vázlat. A narancssárga színnel jelölt fénysugarak görbülnek el az előtérgalaxis gravitációs terének hatására. (Kép: NASA / ESA / L. Calcada)

Háttérgalaxisok vagy fényes aktív galaxismagok képének torzulására, megtöbbszöröződésére számos példát ismerünk. A Hubble egyik kutatási programjában a MACS J1149.6+2223 jelű galaxishalmaz vidékét figyelik. Ez a tőlünk kb. 5 milliárd fényévnyire levő képződmény sűrűn tartalmaz nagytömegű galaxisokat, így nagy az esélye, hogy itt gravitációs lencsézést tapasztalnak. 2012-ben épp errefelé fedezték fel a jelenleg ismert legtávolabbi galaxist. A lencsehatás ugyanis fel is erősíti a háttérforrás fényét, így egy normális esetben észrevétlenül maradó, halvány, messzi galaxist is detektálhatóvá tehet.

A MACS J1149.6+2223 galaxisgalmaz egy részlete, középen az SN Refsdal megtöbbszöröződését okozó elliptikus előtérgalaxissal, mellette pedig (lilás színnel) a szupernóvának otthont adó háttérgalaxissal. (Kép: NASA / ESA / M. Postman STScI / CLASH team)

Az SN Refsdal látványos csillagrobbanásának fénye 9,4 milliárd évvel ezelőtt indul el felénk, és most érkezett meg. De a négy „változatban” nem teljesen egy időben, mivel a fényutak a gravitációs lencsehatás miatt kicsit különböző hosszúságúak. Ez a jelenség pedig módot ad arra, hogy az időkésések és a fény felerősödésében tapasztalható különbségek megmérésével a világegyetem tágulását leíró kozmológiai modell egyik fontos paraméterét, a tágulás ütemére jellemző Hubble-állandót precízen megmérjék, továbbá a lencséző galaxis tömegeloszlását feltérképezzék – beleértve az egyébként láthatatlan (vagyis elektromágneses sugárzást ki nem bocsátó és el nem nyelő) sötét anyagét. A szupernóváról egyelőre nem készült színkép, aminek alapján meg tudnák állapítani, hogy milyen típusba tartozik.