10 миллиардов лет назад взорвалась звезда. Это может спасти космологию.

Отдаленная сверхновая, свет которой был увеличен и утроен под действием гравитации, может быть ключом к открытию скорости расширения Вселенной.

Она называется SN H0pe, искаженное пятно света, обнаруженное в данных, собранных Космический телескоп Джеймса Уэбба из галактики, свет которой путешествовал до нас чуть более 10 миллиардов лет.

Это вторая по удаленности сверхновая, когда-либо наблюдавшаяся. И это сверхновая типа Ia, яркость которой используется для измерения скорости расширения Вселенной.

Не только поэтому H0pe так интересна. То, как ее свет утрояется под действием гравитации, вызвало временную задержку между изображениями сверхновой. Это означает, что это может помочь ученым разгадать одну из величайших загадок космологии: насколько быстро расширяется Вселенная, скорость, известная как постоянная Хаббла, или H0.

Документ с описанием открытия был отправлен в Астрофизический журнал и в настоящее время доступен на сервере препринтов arXiv.

«Здесь мы представляем обзор первоначальных научных результатов в сочетании изображений JWST PEARLS и DDT и спектроскопических наблюдений в поле скопления G165, а также открытия сверхновой, которая получила название «SN H0pe» из-за ее способности измерять временные задержки между изображениями, и отсюда и значение постоянной Хаббла», — пишет международная группа под руководством космолога Бренды Фрай из Университета Аризоны.

«Это исследование является первым в серии работ, целью которых является изучение SN H0pe , кластер и линзированные источники.»

H0 — это постоянная заноза на глазу космологии. Мы знаем, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью; но ученые не смогли определить, какова эта скорость за пределами определенного диапазона.

Для ее расчета используются две основные методологии. Первые, известные как стандартные линейки, обычно имеют скорость расширения около 67 километров в секунду на мегапарсек. Второй вариант методов, называемый стандартными свечами, дает около 73 километров в секунду на мегапарсек.

Стандартные линейки включают оставшийся свет Большого взрыва в космическом микроволновом фоне или акустических волн, замороженных во времени, известных как барионные акустические колебания.

Стандартные свечи — это объекты с известной собственной яркостью, такие как сверхновые типа Ia или переменные звезды цефеиды. Если вы знаете, насколько ярким является что-либо, вы можете вычислить, насколько далеко оно находится; и сверхновые типа Ia имеют пик одной и той же известной собственной светимости.

Проблема в том, что за пределами определенного расстояния прохождения света небольшие объекты, такие как отдельные звезды и даже сверхновые, очень трудно увидеть, что делает стандартные свечи бесполезными. плохой инструмент для измерения скорости расширения далекой Вселенной. Но из этого общего правила есть исключение: гравитационная линза.

Она создается достаточно большой массой, чтобы вызвать значительное искривление пространства-времени. Представьте себе шар для боулинга на батуте; чаша для боулинга — это масса, батут — это пространство-время.

Любой свет, проходящий через это искривленное пространство-время, должен двигаться по искривленной траектории, что может создать некоторые интересные эффекты для любого наблюдателя на площадке. другая сторона (мы). К этим эффектам относятся увеличение, искажение и размножение одного источника света.

Так Фрай и ее коллеги нашли H0pe. JWST проводит глубокие наблюдения за Вселенной (и в ходе этого процесса находит множество интересных гравитационно-линзированных объектов).

Данные, полученные в ходе нескольких сеансов наблюдений, выявили галактику под названием Arc 2, свет которой рассеивался огромной скопление галактик на переднем плане. Эти наблюдения выявили три точки света, которые, как показал анализ, были светом сверхновой типа Ia.

Теперь ученые уже несколько десятилетий говорят о возможности использования гравитационно-линзированного света в качестве средства измерения постоянной Хаббла. . Это связано с тем, что из-за кривых пространства-времени некоторым изображениям может потребоваться больше времени, чтобы пройти через пространство, а это означает, что множественные изображения могут отображать свет источника так, как он появлялся в разное время.

Если свет исходит от стандартной свечи, такой как сверхновая типа Ia, его должно быть легче вычислить, чем, скажем, свет галактики. Была обнаружена только одна сверхновая, более далекая, чем Хопе, и она не была линзирована; С. Н. Вильсон была открыта путем наблюдения за галактикой, которая светилась и тускнела, что соответствует сверхновой.

У нас пока нет таких расчетов. Эта статья — лишь первая из многих. В будущих статьях будут подробно исследованы спектроскопия, подтвердившая идентификацию H0pe как сверхновой типа Ia, фотометрические измерения временной задержки, модели линзы и другие анализы.

«И, наконец,» исследователи пишут: «Оценки временной задержки, полученные на основе моделей линз, фотометрии, спектроскопии и взвешенной комбинации всех оценок временной задержки из этих моделей, будут использоваться для измерения значения H0».

Будет чрезвычайно интересно узнать, что это такое и как оно вписывается в более широкий контекст других измерений постоянной Хаббла.

Исследование отправлено в The Astrophysical Journal и доступен на arXiv.