Пророкування — справа непроста, тим паче коли йдеться про астрономію. І все ж таки деякі події науковці навчилися прогнозувати вельми точно: наприклад, сонячні та місячні затемнення, прольоти комет тощо. Віднедавна до цього переліку входить подія набагато більших масштабів: у 2037 році ми зможемо побачити вибух наднової. Вчетверте.

Перші три зображення наднової під назвою Requiem знайшли в архівах Космічного телескопа Габбла за 2016 рік. Надпотужна гравітація скупчення (кластера) галактик, що знаходиться між нами та зіркою, переломлює світло від вибуху, створюючи декілько видозмінених “проєкцій” — це явище називають гравітаційним лінзуванням. Три маленькі цятки на фотографії відрізняються кольором та яскравістю, бо кожна з них є відголосом іншої стадії вибуху.

“Це нове відкриття – третій приклад багаторазово відбиваної наднової, що для нього ми можемо прорахувати затримку прибуття світла. — каже головний дослідник Стів Родні з Університету Південної Кароліни у Колумбії. — Цей – найвіддаленіший з усіх, отже очікувана затримка дуже велика: ми зможемо його спостерігати десь у 2037 році”.

Світлу з кластера, що має назву MACS J0138, було потрібно близько 4 мільярдів років, щоб дістатися Землі. Світло від Requiem, судячи з відстані до галактики, що в ній розташована зірка, йшло до нас аж 10 мільярдів років.

Свій прогноз астрономи склали на основі комп’ютерних моделей скупчення, що описують шлях світла через лабіринт із темної матерії всередині нього. Кожна з цяток на зображенні є світлом, що пройшло одним з багатьох можливих шляхів у цьому лабіринті. Почасти, саме через різну довжину маршрутів, а отже, різний час, необхідний для подорожі до Землі, ми водночас бачили три різних моменти вибуху наднової.

Причиною запізнення останнього пучка світла також є те, що він обрав найскладніший шлях — прямо через центр кластера, де густина темної матерії досягає свого піку. Колосальна гравітація викривлює його та не дає долетіти до Землі вчасно.

Першим дивовижний феномен помітив Ґейб Браммер, професор Інституту Нільса Бора Університету Копенгагена. Коли вчений передивлявся знімки віддалених галактик під “гравітаційною лупою”, він помітив на зображенні 2016 року три цятки — дві червоні та одну фіолетову — яких вже не було на фотографії, знятій у 2019.

Команда з Браммера, Родні та професора Ліонського університету Йогана Річарда дослідила зображення та склала мапу густини темної матерії у кластері, а також передбачила місця появи майбутніх лінзованих об’єктів. Вчені вважають, що наднова повернеться й у 2042 році, але її яскравість вже буде замалою для спостереження зірки.

Спостереження за ще одною появою Requiem надасть астрономам більше інформації про скупчення, крізь яке пройшло світло наднової та дозволить вдосконалити розроблені ними моделі об’єкту. Розуміння того, як у подібних кластерах розподілена темна матерія — ключ до розгадки тайни розширення Всесвіту.

“Такі довгі затримки є особливо цінними, бо їх можна точно виміряти – треба лише почекати декілька років, — каже Родні. — Це – цілком незалежний спосіб вимірення швидкості розширення Всесвіту. У майбутньому, коли ми матимемо доступ до більш широкої вибірки, ми зможемо дати ще точнішу оцінку”.

Із запуском Космічного телескопа Ненсі Ґрейс Роман та початком робіт в Обсерваторії Вери К. Рубін у найближчі 20 років виявлення лінзованих наднових ставатиме дедалі частішою подією: завдяки великому кутові огляду інструменти допоможуть вченим дослідити ще десятки подібних явищ.

Майбутні телескопи, на кшталт Телескопу Джеймса Вебба, також зможуть приєднатися до вивчення Requiem, спостерігаючи світло від майбутніх стадій вибуху зірки, що колись дістанеться нас.

Роботу було опубліковано у журналі Nature Astronomy під назвою “A gravitationally lensed supernova with an observable two-decade time delay”.

Джерело: NASA