A második lencsézett szupernóva egy távoli galaxisban
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2024.01.18 07:15.)

Novemberben a James Webb-űrteleszkóp (JWST) különleges felfedezést tett, miközben 10 milliárd évvel tekintett vissza az univerzum történetében.

Ezt a visszatekintést segítette a MACS J0138.0–2155 katalógusszámú galaxishalmaz, amely a gravitációs lencsehatás révén felerősíti a háttérben, épp abban az irányban látszó távoli MRG-M0138 galaxis fényét. Sőt nem csak felerősíti a fényét és eltorzítja az alakját, hanem több különböző képet is létrehoz róla. Ilyenkor a mi látóirányunkból nézve épp az előtérben levő tömeg elhajlítja a háttérben levő objektumból érkező és a közvetlen közelében elhaladó fény útját, s emiatt a háttérgalaxis több különböző helyen látszik az égen.

Az Encore nevű új szupernóva helyét körökkel jelölték meg a gravitációsan lencsézett MRG-M0138 galaxis eltorzított képein, két példányban. A JWST NIRCam (Near-Infrared Camera) műszerével most végzett méréseken túl, a 2030-as évek közepén ugyanennek a szupernóvának várhatón egy újabb képe is megjelenik majd. [Kép: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI), Andrew Newman (Carnegie Institution for Science)]

2019-ben a Hubble-űrtávcső mérései alapján felfedezték, hogy 2016-ban az MRG-M0138-ban egy szupernóva-robbanás történt. (A félreértéseket elkerülendő, az időpontok, mint minden csillagászati hírben, itt is a jelenség észlelésére vonatkoznak. A valóságban a szupernóva természetesen mintegy 10 milliárd éve robbant fel, de a fény véges terjedési sebessége miatt itt a Földön csak most van alkalmunk észlelni.) A jelenség (informális nevén Requiem) a szupernóvák Ia típusába tartozott, amikor vagy két fehér törpecsillag olvad össze, vagy egy fehér törpe nyel el anyagot közeli kísérőcsillagáról. Akár így, akár úgy, tömege ennek következtében elér egy akkora értéket, amikor az egész gravitációsan összeomlik, s egy rövid ideig tartó, de annál nagyobb felfényesedés kíséretében felrobban. Az Ia típusú szupernóvákat a csillagászok azért szeretik különösen, mert sugárzási teljesítményük jól meghatározható. Az efféle „standard gyertyákról” pedig a megfigyelt látszólagos fényességük alapján meg lehet mondani, hogy mekkora távolságban vannak tőlünk. Sok ilyen szupernóva méréseiből pedig következtetni lehet a világegyetem tágulásának ütemére.

A gravitációsan lencsézett szupernóvák erre ugyan nem ideálisak, mert a fényességüket a lencsehatás felerősíti, de cserében kínálnak egy másik kitűnő lehetőséget az univerzum tágulási ütemének, vagyis a Hubble-állandónak a meghatározására. Ugyanis az egyes képekhez tartozó eltérő fényutak miatt a távoli lencsézett galaxis különböző képein más-más időpontokban jelenik meg a szupernóva. Ez az időkülönbség napokat, heteket vagy akár éveket is kitehet, és függ a Hubble-állandó értékétől is. (A Hubble-paraméter a galaxisok távolodási sebessége és távolsága közötti arányosságot jellemzi. Minél messzebb van egy galaxis, a tér tágulása miatt annál nagyobb sebességgel látszik távolodni tőlünk. A Hubble-állandó egyre pontosodó mérései alapján az elmúlt években egy furcsa ellentmondás rajzolódott ki, amely szerint attól függően, hogy viszonylag közelebbi vagy igen távoli objektumok segítségével mérjük, a számértéke némileg eltérő. Ezért minden független mérési módszer értékes információval szolgálhat: tényleg valóságos-e a feszültség a Hubble-konstans különböző mérései között, vagy csak valamilyen hibaforrásokat nem értünk még elég jól?)

Idén novemberben egy csillagászcsoport a James Webb-űrtávcső felvételei alapján azt a különös felfedezést tette, hogy az MRG-M0138 galaxisban történt egy másik, újabb csillagrobbanás. Vagyis 7 év elteltével ismét egy Ia típusú szupernóva jelent meg ugyanabban a galaxisban. Eleve nagyon kevés, alig egy tucatnyi szupernóvát találtak eddig gravitációsan lencsézett galaxisban, de két egymás utánit eddig még sosem. A 2016-os Requiem után stílszerűen egy másik zenével kapcsolatos becenevet választottak a 2023-as szupernóvának: Encore, vagyis ráadás.

Balra a Hubble-űrtávcső által 2016-ban észlelt, a gravitációs lencse által többszörösen leképezett Requiem. Három képét látták, a negyedik várhatóan 2035 körül „érkezik”. Jobbra a JWST képein 2023-ban talált Encore szupernóva – ugyanabban a távoli galaxisban. [Kép: Hubble: NASA, ESA, STScI, Steve A. Rodney (University of South Carolina), Gabriel Brammer (Cosmic Dawn Center / Niels Bohr Institute / University of Copenhagen). JWST: NASA, ESA, CSA, STScI, Justin Pierel (STScI), Andrew Newman (Carnegie Institution for Science)]

Az előtérben levő lencséző halmaz tömegeloszlására vonatkozó modellek jóslatai szerint a szupernóva egyik képéhez tartozó időkésés olyan nagy, hogy ott csak a 2030-as évek közepén jelenik majd meg a most felfedezett szupernóva képe. A 2019-ben utólag felfedezett Requiem esetében nem lehetett elegendő adatot gyűjteni a Hubble-állandó meghatározásához, de a mostani Encore-on a JWST rajta tartja a szemét. A szupernóvák megjelenését általában nem lehet előre megjósolni, de a gravitációs lencsézés késleltető hatása miatt most kivételesen lehet tudni, hogy hol érdemes számítani rá.