التقطت صورة واحدة من هابل سوبرنوفا في ثلاث أوقات مختلفة

على مدى العقود القليلة الماضية ، أصبحنا أفضل بكثير في مراقبة المستعرات الأعظمية أثناء حدوثها. تستطيع التلسكوبات المدارية الآن التقاط الفوتونات عالية الطاقة المنبعثة ومعرفة مصدرها ، مما يسمح للتلسكوبات الأخرى بإجراء ملاحظات سريعة. وقد قامت بعض تلسكوبات المسح الآلي بتصوير نفس الأجزاء من السماء ليلًا بعد ليلة ، مما سمح لبرامج تحليل الصور بالتعرف على مصادر الضوء الجديدة.

لكن في بعض الأحيان ، لا يزال الحظ يلعب دورًا. هذا هو الحال مع صورة هابل من عام 2010 ، حيث تصادف أن تلتقط الصورة أيضًا مستعرًا أعظم. ولكن بسبب عدسة الجاذبية ، ظهر الحدث الفردي في ثلاثة مواقع مختلفة داخل مجال رؤية هابل. بفضل المراوغات حول كيفية عمل هذا العدسة ، تم التقاط جميع المواقع الثلاثة بشكل مختلف مرات بعد انفجار النجم ، مما سمح للباحثين بتجميع المسار الزمني بعد المستعر الأعظم ، على الرغم من أنه قد لوحظ قبل أكثر من عقد من الزمان.

سأحتاج ذلك في ثلاث نسخ

يعتمد العمل الجديد على البحث في أرشيفات هابل عن الصور القديمة التي تحدث لالتقاط أحداث عابرة: شيء موجود في بعض صور موقع ما ولكن ليس في صور أخرى. في هذه الحالة ، كان الباحثون يبحثون على وجه التحديد عن الأحداث التي تم تعديلها بواسطة الجاذبية. يحدث هذا عندما يقوم جسم أمامي ضخم بتشويه الفضاء بطريقة تخلق تأثير العدسة ، مما يؤدي إلى ثني مسار الضوء الذي ينشأ خلف العدسة من منظور الأرض.

نظرًا لأن العدسات التثاقلية ليست في مكان قريب من التركيب الدقيق مثل تلك التي نصنعها ، فإنها غالبًا ما تخلق تشوهات غريبة لأجسام الخلفية ، أو في كثير من الحالات ، تضخمها في مواقع متعددة. يبدو أن هذا ما حدث هنا ، حيث توجد ثلاث صور مميزة لحدث عابر داخل مجال رؤية هابل. تشير الصور الأخرى لتلك المنطقة إلى أن الموقع يتزامن مع مجرة ​​؛ يشير تحليل الضوء من تلك المجرة إلى انزياح أحمر يشير إلى أننا ننظر إليها كما كانت منذ أكثر من 11 مليار سنة.

نظرًا للسطوع النسبي والمظهر المفاجئ والموقع داخل المجرة ، فمن المرجح أن هذا الحدث هو مستعر أعظم. وعلى هذه المسافة ، تم إزاحة العديد من الفوتونات عالية الطاقة المنتجة في مستعر أعظم باللون الأحمر إلى المنطقة المرئية من الطيف ، مما سمح لهابل بتصويرها.

لفهم المزيد عن المستعر الأعظم في الخلفية ، عمل الفريق على كيفية عمل العدسة. تم إنشاؤه بواسطة مجموعة مجرات تسمى Abell 370 ، وتعيين كتلة هذا العنقود سمح لهم بتقدير خصائص العدسة التي أنشأتها. أشار نموذج العدسة الناتج إلى وجود أربع صور للمجرة بالفعل ، ولكن لم يتم تكبير صورة واحدة بما يكفي لتكون مرئية ؛ تم تكبير الثلاثة التي كانت مرئية بعوامل أربعة وستة وثمانية.

لكن النموذج أشار كذلك إلى أن العدسة أثرت أيضًا على توقيت وصول الضوء. تجبر عدسات الجاذبية الضوء على اتخاذ مسارات بين المصدر والمراقب بأطوال مختلفة. ونظرًا لأن الضوء يتحرك بسرعة ثابتة ، فإن هذه الأطوال المختلفة تعني أن الضوء يستغرق وقتًا مختلفًا للوصول إلى هنا. في ظل الظروف المألوفة لدينا ، يعد هذا فرقًا صغيرًا بشكل غير محسوس. لكن على المقاييس الكونية ، يحدث فرق كبير.

مرة أخرى ، باستخدام نموذج العدسة ، قدر الباحثون التأخيرات المحتملة. مقارنة بالصورة الأقدم ، تأخرت الصورة الأولى الثانية بمقدار 2.4 يومًا ، والثالثة تأخرت بمقدار 7.7 يومًا ، مع عدم يقين بحوالي يوم واحد في جميع التقديرات. بعبارة أخرى ، أنتجت صورة واحدة للمنطقة ما كان في الأساس مسارًا زمنيًا لبضعة أيام.

ماذا كان هذا؟

من خلال التحقق من بيانات هابل مقابل فئات مختلفة من المستعرات الأعظمية التي صورناها في الكون الحديث ، من المحتمل أن تكون ناتجة عن انفجار نجم عملاق أحمر أو أزرق. وكانت الخصائص التفصيلية للحدث أكثر ملاءمة لعملاق أحمر عملاق ، كان حجمه حوالي 500 ضعف حجم الشمس وقت انفجاره.

توفر شدة الضوء بأطوال موجية مختلفة مؤشراً على درجة حرارة الانفجار. وتشير الصورة الأولى إلى أنه كان ما يقرب من 100000 كلفن ، مما يشير إلى أننا كنا ننظر إليها بعد ست ساعات فقط من انفجارها. تُظهر أحدث صورة بعدسة أن الحطام قد برد بالفعل إلى 10000 كلفن خلال الأيام الثمانية بين الصورتين المختلفتين.

من الواضح أن هناك مستعرات أعظمية أكثر حداثة وأقرب يمكننا دراستها بمزيد من التفصيل إذا أردنا فهم العمليات التي تؤدي إلى انفجار نجم هائل. إذا تمكنا من العثور على المزيد من هذه المستعرات الأعظمية في الماضي البعيد ، فسنكون قادرين على استنتاج أشياء عن تعداد النجوم التي كانت موجودة في وقت سابق في تاريخ الكون. ولكن في الوقت الحالي ، هذه هي المرة الثانية التي وجدناها فقط. يبذل مؤلفو الورقة التي يصفونها جهدًا لاستخلاص بعض الاستنتاجات ، لكن من الواضح أن هذه الاستنتاجات ستشمل درجة عالية من عدم اليقين.

لذلك ، من نواحٍ عديدة ، لا يساعدنا هذا في إحراز تقدم كبير في فهم الكون. لكن كمثال على العواقب الغريبة للقوى التي تحكم سلوك الكون ، إنه أمر مثير للإعجاب.

طبيعة سجية، 2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-05252-5 (حول DOIs).

انتقل إلى المناقشة …