Επιστροφή στο μέλλον με ένα σουπερνόβα. Back to the future with a supernova

Το βλέπεις και δεν το βλέπεις. Τρεις όψεις του ιδίου σουπερνόβα εμφανίζονται στην φωτογραφία του 2016 (αριστερά), τραβηγμένη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Όμως έχουν εξαφανιστεί στην φωτογραφία του 2019. Το μακρινό σουπερνόβα, με το όνομα Ρέκβιεμ, ‘εμπλέκεται’ στο γιγαντιαίο γαλαξιακό σμήνος MACS J0138. Το σμήνος έχει τεράστια μάζα της οποίας το βαρυτικό πεδίο κάμπτει και μεγεθύνει το φως του σουπερνόβα, το οποίο βρίσκεται σε έναν γαλαξία αρκετά πίσω από το σμήνος. Το φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, δημιουργεί πολλαπλές εικόνες του σουπερνόβα που επισημαίνονται με τους λευκούς κύκλους στην φωτογραφία του 2016. Η πολλαπλή εμφάνιση του σουπερνόβα εξαφανίζεται στην φωτογραφία του 2019 του ίδιου συμπλέγματος (δεξιά). Το στιγμιότυπο του 2019, βοήθησε τους αστρονόμους να επιβεβαιώσουν την προέλευση του αντικειμένου. Τα σουπερνόβα εκρήγνυνται και εξαφανίζονται με την πάροδο του χρόνου. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι ένα είδωλο του ίδιου σουπερνόβα θα εμφανιστεί το 2037. Η προβλεπόμενη θέση αυτού του τέταρτου ειδώλου επισημαίνεται από τον κίτρινο κύκλο πάνω αριστερά στην φωτογραφία του 2019. Το φως από το σουπερνόβα Ρέκβιεμ ταξίδεψε περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια σύμφωνα με την απόσταση του γαλαξία που το φιλοξενεί. Το φως που συνέλαβε το Hubble από το σμήνος MACS J0138.0-2155, χρειάστηκε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Now you see them, now you don't. Three views of the same supernova appear in the 2016 image on the left, taken by the Hubble Space Telescope. But they're gone in the 2019 image. The distant supernova, named Requiem, is embedded in the giant galaxy cluster MACS J0138. The cluster is so massive that its powerful gravity bends and magnifies the light from the supernova, located in a galaxy far behind it. Called gravitational lensing, this phenomenon also splits the supernova's light into multiple mirror images, highlighted by the white circles in the 2016 image. The multiply imaged supernova disappears in the 2019 image of the same cluster, at right. The snapshot, taken in 2019, helped astronomers confirm the object's pedigree. Supernovae explode and fade away over time. Researchers predict that a rerun of the same supernova will make an appearance in 2037. The predicted location of that fourth image is highlighted by the yellow circle at top left. The light from Supernova Requiem needed an estimated 10 billion years for its journey, based on the distance of its host galaxy. The light that Hubble captured from the cluster, MACS J0138.0-2155, took about four billion years to reach Earth. The images were taken in near-infrared light by Hubble's Wide Field Camera 3. Credits: IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI)

Είναι δύσκολο να κάνεις προβλέψεις, ειδικά στην αστρονομία. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες προβλέψεις της αστρονομίας οι οποίες επαληθεύονται με εκπληκτική ακρίβεια, όπως οι εκλείψεις Σελήνης και Ήλιου ή οι εμφανίσεις ορισμένων κομητών.

Προσφάτως, οι αστρονόμοι πρόσθεσαν άλλη μια ‘σίγουρη’ πρόβλεψη για ένα γεγονός που συμβαίνει σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον γαλαξία μας: την εικόνα ενός σουπερνόβα που θα εμφανιστεί μετά από 16 χρόνια, το 2037. Το σουπερνόβα ονομάστηκε Ρέκβιεμ. Αν και η έκρηξη αυτή δεν θα είναι ορατή με γυμνό μάτι, τα τηλεσκόπια θα είναι σε θέση να την παρατηρήσουν.

Αποδεικνύεται ότι αυτή η μελλοντική εμφάνιση θα είναι η τέταρτη γνωστή εικόνα του ιδίου σουπερνόβα, ένα από τα τέσσερα ξεχωριστά είδωλα που προκαλεί το τεράστιας μάζας σμήνος γαλαξιών MACS J0138.0-2155, το οποίο λειτουργεί σαν ένας κοσμικός μεγεθυντικός φακός. Οι τρεις εικόνες του σουπερνόβα βρέθηκαν για πρώτη φορά στα αρχεία φωτογραφιών που λήφθηκαν το 2016 από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA.

Οι πολλαπλές εικόνες του σουπερνόβα που βρίσκεται πολύ πίσω από το σμήνος γαλαξιών, παράγονται από την ισχυρή βαρύτητα του σμήνους. Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτικός φακός και προβλέπεται από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Το βαρυτικό πεδίο κάμπτει το φως, μπορεί να δημιουργήσει πολλαπλά είδωλα, ή να μεγεθύνει την εικόνα ενός μακρινού αντικειμένου όπως και ένας γυάλινος φακός.

Τα τρία είδωλα φαίνονται σαν μικρές κουκκίδες σε φωτογραφία που λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το 2016 και αντιπροσωπεύουν το φως από τον εκρηκτικό απόηχο της έκρηξης του συπερνόβα Ρέκβιεμ. Οι κουκκίδες διαφέρουν ως προς τη φωτεινότητα και το χρώμα, που σημαίνει ότι εκπροσωπούν τρεις διαφορετικές φάσεις της έκρηξης του άστρου που ψυχορραγεί.

«Αυτή η νέα ανακάλυψη είναι το τρίτο παράδειγμα ενός σουπερνόβα με πολλαπλά είδωλα για το οποίο μπορούμε πραγματικά να μετρήσουμε την καθυστέρηση στους χρόνους άφιξης», εξήγησε ο επικεφαλής ερευνητής Steve Rodney. «Είναι το πιο μακρινό από τα τρία προηγούμενα, και η προβλεπόμενη καθυστέρηση είναι εξαιρετικά μεγάλη. Θα μπορέσουμε να δούμε την τελική εμφάνιση, οποία προβλέπεται ότι θα συμβεί 2037, συν ή πλην μερικά χρόνια».

Το φως που συνέλαβε το Hubble από το σμήνος, MACS J0138.0-2155, χρειάστηκε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Το φως από το σουπερνόβα Ρέκβιεμ χρειάστηκε περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια για το ταξίδι του, με βάση την απόσταση του γαλαξία-ξενιστή του.

Η πρόβλεψη της ομάδας για τη νέα εμφάνιση του Ρέκβιεμ βασίζεται σε μοντέλα υπολογιστών για το παρεμβαλλόμενο σμήνος, τα οποία περιγράφουν τα διάφορα μονοπάτια που ακολουθεί το φως του σουπερνόβα μέσα από την συσσωρευμένη σκοτεινή ύλη στο γαλαξιακό σμήνος.

Το φως κάθε ειδώλου του σουπερνόβα ακολουθεί μια διαφορετικού μήκους διαδρομή εξαιτίας του ισχυρού βαρυτικού πεδίου του σμήνους και έτσι το φως της κάθε εικόνας φτάνει στη Γη σε διαφορετικό χρόνο.

Η εικόνα του Ρέκβιεμ που προβλέπεται να εμφανιστεί το 2037 καθυστερεί σε σχέση με τις άλλες εικόνες του ίδιου σουπερνόβα, διότι η διαδρομή του φωτός της επηρεάζεται από την περιοχή του σμήνους που περιέχει την πυκνότερη ποσότητα σκοτεινής ύλης. Η τεράστια μάζα του σμήνους καμπυλώνει την διαδρομή του φωτός, προκαλώντας έτσι την μεγαλύτερη χρονική καθυστέρηση.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01446-5 - https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/rerun-of-supernova-blast-expected-to-appear-in-2037 - https://physicsgg.me/2021/09/14/