ماذا عن أربعة مستعرات عظمى بسعر واحد؟ باستخدام تلسكوب هابل الفضائي ، الدكتور باتريك كيلي من جامعة كاليفورنيا-بيركلي مع فرق GLASS (مسح تضخيم عدسة Grism من الفضاء) وفرق Hubble Frontier Fields ،اكتشف تنقسم مستعر أعظم بعيد إلى أربع نسخ منه بفعل الجاذبية القوية لمجموعة المجرات الأمامية. تم اكتشاف الكائن المدعو SN Refsdal في كتلة المجرة الغنيةMACS J1149.6 + 2223 خمسة مليارات سنة ضوئية من الأرض في كوكبة ليو. إنها أول سوبرنوفا متعددة العدسات يتم اكتشافها كل واحدة وهي واحدة من أكثر سراب الطبيعة الغريبة.
نمت عدسة الجاذبية من أينشتاين نظرية النسبيةحيث تنبأ بأن الأجسام الضخمة تنحني وتشوه النسيج وقت فراغ. كلما كان الجسم أكبر ، كلما كان الانحناء أكثر شدة. يمكننا أن نتخيل هذا من خلال تخيل طفل يقف على الترامبولين ، ووزنه يضغط على غزل في النسيج. استبدل الطفل بشخص البالغ 200 رطل وسطح الترامبولين يتدلى أكثر.
وبالمثل ، فإن الشمس الضخمة تخلق غمازة عميقة ولكنها غير مرئية في نسيج الزمكان. تشعر الكواكب بهذا "انحناء الفضاء" وتدور حرفياً نحو الشمس. فقط حركتهم الجانبية أو الزخم الزاوي تمنعهم من السقوط مباشرة في الجحيم الشمسي.
كما أن الفضاء المنحني الناتج عن الأجسام الضخمة ينحني أيضًا أشعة الضوء. تنبأ أينشتاين بأن الضوء من نجم يمر بالقرب من الشمس أو أي جسم ضخم آخر سيتبع هذا المنظر غير المنحني غير المرئي وينحرف عن مسار مستقيم آخر. في الواقع ، يعمل الجسم كعدسة ، ينحني ويعيد تركيز الضوء من المصدر البعيد إلى صورة أكثر إشراقًا أو صورًا متعددة ومشوهة. يُعرف أيضًا باسم انحراف ضوء النجوم ، في الوقت الحاضر نسميه العدسة الجاذبية.
محاكاة الزمكان المشوه حول كتلة مجرة ضخمة بمرور الوقت
تبين أن هناك الكثير من عدسات الجاذبية هذه على شكل مجموعات ضخمة من المجرات. إنها تحتوي على مادة منتظمة بالإضافة إلى كميات كبيرة من المادة المظلمة التي ما زالت غامضة والتي تشكل 96٪ من المواد المادية في الكون. تعمل مجموعات المجرات الغنية مثل التلسكوبات - فكتلتها الهائلة وجاذبيتها القوية تضخم وتكثف ضوء المجرات على بعد بلايين السنين الضوئية ، مما يجعلها مرئية ما لن يمكن رؤيته أبدًا.
دعونا نعود إلى SN Refsdal ، المسمى باسم Sjur Refsdal ، عالم الفيزياء الفلكية النرويجي الذي قام بعمل مبكر في مجال عدسة الجاذبية. مجرة بيضاوية ضخمة في "عدسات" MACS J1149 العنقودية ، المستعر الأعظم البعيد الذي يبلغ 9.4 مليار سنة ضوئية والمجرة الحلزونية المضيفة من غموض الخلفية إلى الأضواء. إن الجاذبية الإهليلجية القوية التي قامت بها تقوم بعمل جيد من تشويه الزمكان لجعل المستعر الأعظم في الرؤية يشوه أيضًا شكل المجرة المضيفة ويقسم المستعر الأعظم إلى أربع صور منفصلة ومشرقة. لإنشاء مثل هذا التماثل الأنيق ، يجب محاذاة SN Refsdal بدقة خلف مركز المجرة.
السيناريو هنا يشبه إلى حد كبير صليب آينشتاين، كوازار ذو عدسة جاذبية ، حيث تم تقسيم ضوء كوازار بعيد إلى أربع صور مرتبة حول مجرة العدسة الأمامية. تومض صور الكوازار أو تتغير السطوع بمرور الوقت كما هي ميكرولينسيد بمرور النجوم الفردية داخل المجرة. يعمل كل نجم كعدسة أصغر داخل العدسة الرئيسية.
تظهر الصور الملونة التفصيلية التي التقطتها مجموعتا GLASS و Hubble Frontier Fields أن المجرة المضيفة للمستعر الأعظم يتم تصويرها أيضًا بشكل مضاعف بواسطة جاذبية العنقود. وفقا لمن الورقة الأخيرة، لا يزال كيلي وفريقه يعملون على الحصول على أطياف السوبرنوفا لتحديد ما إذا كان ناتجًا عن احتراق وانفجار نجم قزم أبيض (النوع Ia) أو الانهيار الكارثي وانتعاش نجم عملاق نفد الوقود (النوع II).
يختلف الوقت الذي يستغرقه الضوء للانتقال إلى الأرض من كل صورة من صور العدسة لأن كل منها يتبع مسارًا مختلفًا قليلاً حول مركز مجرة العدسة. بعض المسارات أقصر وبعضها أطول. عن طريق توقيت اختلافات السطوع بين الصور الفردية يأمل الفريق في وضع قيود ليس فقط على توزيع المادة الساطعة مقابل المادة المظلمة في مجرة العدسة وفي الكتلة ولكن استخدم هذه المعلومات لتحديد معدل تمدد الكون.
يمكنك عصر الكثير من السراب الكوني!
