Три загадочных точки в далеком скоплении галактик оказались искаженной сверхновой, свет которой был отражен. Открытие, сделанное международной группой астрофизиков с помощью космического телескопа «Джемс Уэбб», позволило измерить скорость расширения Вселенной нестандартным способом.
Астрономы по всему миру уже несколько десятилетий пытаются вычислить постоянную Хаббла — то есть скорость расширения Вселенной. В качестве одного из главных помощников в этом деле выступает самый мощный на сегодняшний день космический телескоп «Джеймс Уэбб» (JWST).
Определить значение постоянной Хаббла можно разными способами, наиболее точными из которых считаются анализ наблюдательных данных по анизотропии реликтового излучения и измерение расстояния до объектов с известной собственной светимостью, таких как сверхновые типа Ia или пульсирующие переменные звезды — цефеиды. Ранее в этом году астрономы проводили исследование с помощью последнего метода. Теперь же другая международная группа ученых в своей новой работе использовала альтернативный способ измерения постоянной Хаббла — гравитационное линзирование.
Во время изучения снимков скопления галактик PLCK G165.7+67.0, сделанных «Уэббом», исследователи заметили три точки, которые раньше в этом месте не наблюдались. Они сразу же предположили, что загадочные объекты могут быть сверхновой, поскольку наблюдаемая ими область G165 отличается высокой скоростью звездообразования — более 300 солнечных масс в год, а значит в этом месте более высокая вероятность образования сверхновых.
Предварительный анализ подтвердил гипотезу. Сначала астрофизики идентифицировали объект как сверхновую типа Ia — взрыв белого карлика на последнем этапе его жизни. Такие вспышки часто называют «стандартной свечой» из-за их чрезвычайной яркости. Дальнейшие наблюдения показали, что сверхновая была гравитационно линзирована. Так называют эффект, который возникает при искривлении пространства-времени возле того или иного массивного объекта. Благодаря такому явлению небесные тела, расположенные в далеких областях, кажутся близкими наблюдателю. Своему открытию ученые дали название SN H0pe (игра слов: H0 — обозначение постоянной Хаббла, а Hope в переводе с английского значит «надежда»).
Выяснилось, что скопление галактик, расположенное между обнаруженной сверхновой и Землей, преломляло свет от яркой вспышки звезды, подобно линзе. Из-за этого на снимке кажется, что одинаковых объектов несколько, но это всего лишь оптическая иллюзия, и на самом деле сверхновая одна. Свет от нее прошел с постоянной скоростью по трем различным траекториям, длина каждой из которых была разной. В результате взрыв был запечатлен камерами «Уэбба» на одном изображении в три разных момента.
Подобные «тройные» снимки сверхновых крайне важны для астрономов. Именно эти короткие задержки времени между каждым из трех кадров в сочетании с расстоянием до сверхновой и свойствами гравитационного линзирования позволяют рассчитать постоянную Хаббла.
Исследователи сделали вывод, что SN H0pe – одна из самых удаленных сверхновых типа Ia, наблюдаемых на сегодняшний день. Она находится на расстоянии 3,6 млрд световых лет от Земли. Измеренное значение постоянной Хаббла соответствует другим измерениям (75,4 км/с на мегапарсек) и несколько отличается от значений, полученных, когда Вселенная была молодой. Ожидается, что будущие наблюдения «Уэбба» позволят устранить все неопределенности и раскрыть все загадки.