Naukowcy zaobserwowali rzadki fenomen – krzyż Einsteina. Czyli wzmocniony i powielony obraz odległej supernowej
Astronomom udało się uchwycić wyjątkową supernową typu Ia. Jej obraz pojawia się na niebie aż cztery razy i układa się w kształt krzyża. To tzw. krzyż Einsteina.
W tym artykule:
W sierpniu 2022 roku astronomowie z Uniwersytetu Sztokholmskiego skanowali niebo z pomocą Zwicky Transient Telescope. To obserwatorium służy do poszukiwania nowych, interesujących dla nauki źródeł światła na niebie. 4 sierpnia badaczom udało się wypatrzyć coś niezwykłego: blask odległej supernowej typu Ia. Została ona nazwana SN Zwicky.
By ją dokładniej zbadać, naukowcy skorzystali z pracującego w Chile Very Large Telescope. Na koniec jeszcze bardziej przybliżyli obraz supernowej dzięki trzeciemu urządzeniu – Keck Telescope, który działa na szczycie Manua Kea na Hajawach. I wtedy właśnie to zobaczyli nie jeden, ale aż cztery obrazy supernowej. Czyli rzadki fenomen zwany krzyżem Einsteina.
Jak powstaje krzyż Einsteina?
Zjawisko to nazywa się imieniem twórcy ogólnej teorii względności, ponieważ jest efektem przewidzianego przez Einsteina uginania czasoprzestrzeni przez grawitację. A dokładniej – zniekształcania drogi, po której biegnie światło od źródła do obserwatora, przez grawitację znajdującego się pomiędzy nimi obiektu o bardzo dużej masie. Kiedy np. między galaktyką a Ziemią znajduje się inna galaktyka, światło odleglejszej galaktyki może zostać ugięte przez bliższą, a jej obraz zniekształcony.
Co dzieje się z obrazem źródła świetlnego, zależy od tego, jak silne jest grawitacyjne zniekształcenie czasoprzestrzeni i gdzie dokładnie ono jest. W zależności od tego, soczewkowanie grawitacyjne może dać różne efekty. W 2022 roku naukowcy zaobserwowali np. pierścień Einsteina, oddalony od Ziemi o 12 mld lat świetlnych. Był to obraz odległej galaktyki, który po drodze na Ziemię trafił na zakrzywienie czasoprzestrzeni. „Rozlało” go ono w jasną obręcz.
Masywna galaktyka w połowie drogi
W przypadku najnowszego odkrycia efekt końcowy był nieco inny. Pomiędzy supernową SN Zwicky a Ziemią znajduje się masywna galaktyka. Jest położona w połowie drogi. Takie ustawienie sprawiło, że światło supernowej zostało wzmocnione i czterokrotnie powielone. W rezultacie powstał charakterystyczny obraz krzyża, zwany krzyżem Einsteina.
Krzyże Einsteina są dobrze znane astronomom. Jednak najczęściej tworzą je kwazary. Najsłynniejszy krzyż Einsteina to kwazar Q2237+030. Między nim a Ziemią jest tzw. soczewka Huchry, czyli duża galaktyka spiralna. Tak bardzo ugina ona czasoprzestrzeń wokół siebie, że z ziemi widać poczwórny obraz kwazara Q2237+030.
Z kolei krzyże Einsteina utworzone przez supernowe są bardzo rzadkie. Dotychczas naukowcy znają tylko kilka takich obiektów. Najsłynniejszy z nich został utworzony przez supernową iPTF16geu.
Badania odległego kosmosu
SN Zwicky należy do najsilniejszego rodzaju supernowych. Supernowe typu Ia uwalniają najwięcej energii spośród tego typu wybuchów. Powstają w układach podwójnych – białego karła i czerwonego olbrzyma albo dwóch białych karłów. Kiedy gwiazda pochłania spadającą na nią materię pochodzącą z drugiej gwiazdy, jej masa rośnie. Jeśli przekroczy ona pewien punkt krytyczny, obiekt zapada się grawitacyjnie i dochodzi do gigantycznego wybuchu, czyli właśnie supernowej. Rezultatem wybuchu może być powstanie czarnej dziury.
Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy
Supernową – jeden z najsilniejszych wybuchów we Wszechświecie – można przewidzieć. Jak to zrobić? Zdaniem astronomów z Japonii istnieją znaki zapowiadające eksplozję czerwonego nadolb...
Supernowe typu Ia mają taką samą jasność. Dzięki tej ich właściwości odkrywają kluczową rolę w mierzeniu odległości w kosmosie. Posłużyły np. do wykazania, że Wszechświat coraz szybciej się rozszerza. W 2011 roku przyznano za to Nobla z fizyki.
Rzadkie zjawiska, takie jak krzyż Einsteina, to dla naukowców gratka. „Soczewkowane obiekty dają nam unikatową szansę badania rozkładu i ilości materii w jądrach galaktyk” – mówi Ariel Goobar, stojący na czele Oskar Klein Centre na Uniwersytecie Sztokholmskim. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki obserwowaniu powielonych przez soczewki grawitacyjne supernowych typu Ia dowiedzą się więcej o ciemnej energii – jednym z niezbadanych składników kosmosu.
Odkrycie SN Zwicky zostało opisane w pracy opublikowanej w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy”.
Źródła: Nature Astronomy, Stockholm University.
Nasz ekspert
Magdalena Salik
Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com