Ein Hubble-Supernova-Bild wurde zu drei verschiedenen Zeiten aufgenommen

In den letzten Jahrzehnten sind wir viel besser darin geworden, Supernovae während ihres Geschehens zu beobachten. Umlaufende Teleskope können nun die emittierten hochenergetischen Photonen erfassen und kennen ihre Quelle, sodass andere Teleskope schnelle Beobachtungen durchführen können. Einige automatisierte Scanning-Teleskope haben Nacht für Nacht die gleichen Teile des Himmels abgebildet, sodass Bildanalyseprogramme neue Lichtquellen identifizieren können.

Aber manchmal spielt Glück noch eine Rolle. Dies ist der Fall bei einem Hubble-Bild aus dem Jahr 2010, wo das Bild zufällig auch eine Supernova einfing. Aber aufgrund des Gravitationslinseneffekts erschien das einzelne Ereignis an drei verschiedenen Orten in Hubbles Sichtfeld. Aufgrund von Macken bei der Funktionsweise dieses Objektivs wurden alle drei Orte unterschiedlich aufgenommen mal Nachdem der Stern explodierte, ermöglichte es den Forschern, den Zeitverlauf nach der Supernova zusammenzusetzen, obwohl sie vor mehr als einem Jahrzehnt beobachtet wurde.

Ich brauche es in drei Exemplaren

Die neue Arbeit basiert auf der Durchsuchung von Hubbles Archiven nach alten Bildern, die zufällig flüchtige Ereignisse festhalten: etwas, das auf einigen Fotos einer Site zu sehen ist, auf anderen jedoch nicht. In diesem Fall suchten die Forscher gezielt nach Ereignissen, die durch die Schwerkraft modifiziert wurden. Dies tritt auf, wenn ein massives frontales Objekt den Raum so verzerrt, dass es einen Linseneffekt erzeugt und den Lichtweg krümmt, der aus der Perspektive der Erde hinter der Linse entsteht.

Da Gravitationslinsen bei weitem nicht so genau passen wie die von uns hergestellten, erzeugen sie oft seltsame Verzerrungen von Hintergrundobjekten oder vergrößern sie in vielen Fällen an mehreren Stellen. Dies scheint hier passiert zu sein, da es drei unterschiedliche Bilder eines vorübergehenden Ereignisses im Sichtfeld von Hubble gibt. Andere Bilder dieser Region weisen darauf hin, dass der Ort mit einer Galaxie zusammenfällt; Die Analyse des Lichts dieser Galaxie weist auf eine Rotverschiebung hin, die darauf hinweist, dass wir sie so betrachten, wie sie vor mehr als 11 Milliarden Jahren aussah.

Angesichts der relativen Helligkeit, des plötzlichen Erscheinens und der Lage innerhalb der Galaxie ist es wahrscheinlich, dass es sich bei diesem Ereignis um eine Supernova handelt. In dieser Entfernung waren viele der hochenergetischen Photonen, die in einer Supernova erzeugt wurden, in den sichtbaren Bereich des Spektrums rotverschoben, sodass Hubble sie abbilden konnte.

Um mehr über die Hintergrund-Supernova zu verstehen, hat das Team herausgefunden, wie das Objektiv funktioniert. Es wurde von einem Galaxienhaufen namens Abell 370 geschaffen, und die Zuordnung der Masse dieses Haufens ermöglichte es ihnen, die Eigenschaften der Linse abzuschätzen, die ihn geschaffen hat. Das resultierende Linsenmodell zeigte an, dass es bereits vier Bilder der Galaxie gab, aber kein Bild war genug vergrößert, um sichtbar zu sein; Die drei sichtbaren wurden um die Faktoren vier, sechs und acht vergrößert.

Aber das Modell wies weiter darauf hin, dass die Linse auch den Zeitpunkt der Ankunft des Lichts beeinflusste. Gravitationslinsen zwingen das Licht, zwischen der Quelle und dem Beobachter unterschiedlich lange Wege zu nehmen. Und da sich Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt, bedeuten diese unterschiedlichen Längen, dass das Licht eine unterschiedliche Zeit braucht, um hierher zu gelangen. Unter den uns bekannten Bedingungen ist das ein unmerklich kleiner Unterschied. Aber auf kosmischen Maßstäben macht es einen großen Unterschied.

Auch hier schätzten die Forscher mithilfe eines Linsenmodells mögliche Verzögerungen ab. Im Vergleich zum älteren Bild waren das erste und zweite Bild um 2,4 Tage und das dritte um 7,7 Tage verzögert, mit einer Unsicherheit von etwa 1 Tag über alle Schätzungen hinweg. Mit anderen Worten, ein einzelnes Bild des Gebiets erzeugte im Wesentlichen eine Zeitspur von einigen Tagen.

was war das

Wenn wir die Hubble-Daten mit den verschiedenen Klassen von Supernovae vergleichen, die wir im modernen Universum abgebildet haben, werden sie wahrscheinlich durch die Explosion eines roten oder blauen Riesensterns verursacht. Die detaillierten Eigenschaften des Ereignisses passten am besten zu einem Roten Riesen, der zum Zeitpunkt seiner Explosion etwa 500 Mal so groß war wie die Sonne.

Die Intensität des Lichts bei verschiedenen Wellenlängen liefert einen Hinweis auf die Temperatur der Explosion. Das erste Bild zeigt, dass es ungefähr 100.000 K war, was darauf hinweist, dass wir es nur sechs Stunden nach seiner Explosion betrachteten. Das neueste Linsenbild zeigt, dass die Trümmer in den acht Tagen zwischen den beiden verschiedenen Aufnahmen bereits auf 10.000 K abgekühlt sind.

Es ist klar, dass es jüngere und nähere Supernovae gibt, die wir genauer untersuchen können, wenn wir die Prozesse verstehen wollen, die zur Explosion eines massereichen Sterns führen. Wenn wir weitere solche Supernovae in der fernen Vergangenheit finden, können wir Rückschlüsse auf die Anzahl der Sterne folgern, die früher in der Geschichte des Universums existierten. Aber im Moment ist dies erst das zweite Mal, dass wir es gefunden haben. Die Autoren des von ihnen beschriebenen Papiers bemühen sich, einige Schlussfolgerungen zu ziehen, aber es ist klar, dass diese Schlussfolgerungen ein hohes Maß an Unsicherheit beinhalten würden.

In vielerlei Hinsicht hilft uns das also nicht, große Fortschritte beim Verständnis des Universums zu machen. Aber als Beispiel für die seltsamen Folgen der Kräfte, die das Verhalten des Universums bestimmen, ist es beeindruckend.

Natur temperieren2022. DOI: 10.1038/s41586-022-05252-5 (Über DOIs).

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