Благодаря гравитационной линзе ученые смогли наблюдать сверхновую, вспыхнувшую в ранней Вселенной более 11 миллиардов лет назад. Она образовалась в результате взрыва красного сверхгиганта, размеры которого в сотни раз превышают размеры Солнца.
Благодаря гравитации, траектории движения фотонов изменяются, и поэтому объекты с большой массой способны выступать в роли естественных линз, искажая и увеличивая изображение объектов, расположенных за ними. Авторы новой статьи, опубликованной в журнале Nature, используя эффект гравитационного линзирования, вызванный массивным скоплением галактик Abell 370, ученые смогли изучить далекую сверхновую, образовавшуюся в далеком прошлом, и определить ее габариты.
Скопление Abell 370 включает сотни галактик и находится почти в пяти миллиардах световых лет от нас. Однако сверхновая, для которой оно выступило гравитационной линзой, расположена намного дальше, в 11,5 миллиарда световых лет. Она вспыхнула еще тогда, когда Вселенной было около двух миллиардов лет. При этом на новых изображениях этот процесс запечатлен сразу трижды, в разные моменты своего развития.
Искажение света в гравитационной линзе привело к тому, что разные его части проходили различный путь, что повлияло на пройденное расстояние. В результате, в объективы телескопов – авторы исследования использовали космический телескоп Hubble и наземный Большой бинокулярный телескоп американской обсерватории Mount Graham – поступили фотоны, испущенные в разные моменты времени вспышки сверхновой, с разницей в несколько дней. На изображениях видны как первые стадии, характеризующиеся ярким излучением в синей области спектра, так и последующие моменты, когда свет сдвигается в красную, менее энергетичную область.
«Встретить сверхновую на столь ранней стадии развития – большая редкость, так как этот процесс длится недолго, — отметил Вэньлэй Чен, исследователь из Университета Миннесоты и один из авторов публикации, отметил: «Процесс может занимать часы или дни, что делает его легко пропустимым. Однако в ходе наблюдений мы получили последовательность, состоящую из трех изображений, демонстрирующих различные «личности» сверхновой».
Анализ параметров далекой сверхновой, включая ее яркость и скорость угасания, позволил ученым определить размеры звезды, ставшей причиной взрыва, произошедшего миллиарды лет назад. Это самая удаленная сверхновая, для которой удалось провести подобные вычисления. Полученные данные указывают на то, что радиус звезды был более чем в 530 раз больше радиуса Солнца. Она принадлежала к классу красных сверхгигантов, как и в случае с нынешним Бетельгейзе, который также ожидают скорого превращения в сверхновую.