Supernova de Redsdal Deja vu sau Back to the Future

Supernova de Redsdal Deja vu sau Back to the Future

Dmitry Vibe
"Opțiunea Trinității" №1 (195), 12 ianuarie 2016

Dmitry Vibe, astrochimist, cap. Departamentul de Fizică și Evoluția Stelelor, Institutul de Astronomie, RAS

Pentru a realiza lentila unui telescop tradițional, aveți nevoie de o lentilă de sticlă sau de o oglindă concavă care poate deflecta și focaliza lumina. Dar este necesar să realizăm un telescop dintr-un material? Nu, dacă folosiți proprietățile de refracție ale gravitației. Gravitatea este, de asemenea, capabilă să îndoaie razele luminoase, deci nu este surprinzător faptul că obiectele masive se manifestă ca lentile neobișnuite care deflectă și, uneori, chiar se concentrează radiații din surse mai îndepărtate. Există deja multe exemple despre cum o galaxie relativ apropiată (sau un grup de galaxii) amplifică atât radiația unei galaxii mult mai îndepărtate, încât devine un obiect accesibil observațiilor.

Lentila gravitațională în acest caz acționează ca un fel de atașament la telescopul terestru. Adevărat, natura nu are grijă să asigure aparatul corect al acestui obiectiv, astfel încât imaginile "mărită" se dovedesc deseori foarte distorsionate sau chiar despartate în mai multe imagini separate.Exemple exemplificate ale unor astfel de imagini multiplicate sunt Quasars-ul Einstein Cross și Leaf-ul Clover.

Gravitational lensing nu numai că face posibilă observarea obiectelor îndepărtate care ar fi prea plictisitoare pentru telescoapele moderne fără ea, ci ajută la determinarea independentă a parametrilor cosmologici. Analizând imaginile lensed, puteți afla, de asemenea, mai multe despre lentilele în sine, de exemplu, aflați cum este distribuită substanța în ea.

În 1964, astrofizicianul norvegian Sur Refsdal (Sjur refsdal) a publicat o scurtă lucrare în care a prezis că observațiile despre supernovele lensed sunt un instrument deosebit de convenabil pentru rezolvarea unor astfel de probleme. Luminozitatea în diferite imagini ale obiectului obiectivului ajunge la observator în moduri diferite, având diferite lungimi. În consecință, dacă sa întâmplat ceva în obiect, de exemplu, a apărut o explozie de supernove, în imagini diferite vom vedea acest eveniment în momente diferite.

Refsdal în lucrarea sa a demonstrat cum să determinăm masa lentilei și a constantei Hubble prin diferența dintre timpul de înregistrare a aceluiași eveniment în diferite imagini.În principiu, în acest scop, puteți utiliza nu numai supernove, ci și orice alte obiecte cu strălucire diferită, de exemplu, quasars. Dar pentru a determina timpul de întârziere de la curbele de lumină (adică de la dependența fluxului de radiație în timp) de imagini diferite ale lensei aceluiași quasar, este nevoie de observații destul de lungi – acest lucru este necesar pentru a compara fiabil curbele de lumină unul cu celălalt. Este mult mai convenabil să lucrați cu îmbunătățiri de luminozitate o singură dată, ca în timpul exploziilor supernova.

În martie 2015, Patrick Kelly (Patrick Kelly) cu co-autori raportate în jurnal știință că în noiembrie 2014 au reușit să deschidă prima supernova cu lentile folosind Telescopul Spațial Hubble. O stea a strălucit într-o galaxie spirală, la o deplasare roșie de 1,49.

Pe drumul către observatorul terestru, lumina sa trece în apropierea galaxiei eliptice din clusterul MACS J1149.6 + 2223 cu o schimbare roșie de 0.54 și o experiență cu o lentilă gravitațională. Ca rezultat, nu vedem nici o imagine a unei supernove, ci patru (fără etichetă S1, S2, S3 și S4), dispus aproape simetric în jurul unei lentile eliptice de galaxie. Deoarece acesta este primul caz al unei configurații detectate de Refsdal, autorii articolului știință a propus să numească supranova după numele său.Apoi, cel mai interesant lucru începe: imaginea galaxiei părintești, Supernova Refsdal, nu este doar lăsată de o anumită galaxie eliptică, ci și de întregul grup de MACS J1149.6 + 2223.

Și dacă o galaxie eliptică construiește mai multe imagini ale unei supernove într-o singură imagine a galaxiei gazdă, atunci clusterul ca un întreg înmulțește imaginile galaxiei părintelui însuși. Supernova era vizibilă numai într-una dintre ele (este desemnată ca 1.1). Deci, autorii au decis, în celelalte imagini, că supernova a dispărut sau nu a izbucnit încă.

De la publicarea articolului, Kelly și coautorii au publicat mai multe lucrări ale căror autori au încercat să reproducă distribuția de masă în clusterul MACS J1149.6 + 2223 conform observațiilor unei supernove lensed. Aceasta este o sarcină foarte dificilă, astfel încât concluziile diferitelor lucrări s-au diferențiat destul de mult una de cealaltă. În special, toată lumea a fost de acord că în patru imagini ale unei supernove, întârzierea este de câteva zile, dar valorile specifice ale întârzierii și chiar "ordinului" imaginilor S1-S4 în diferite modele au fost diferite.

În imagine – zonele de grupuri de galaxii MACS J1149.6 + 2223,trei imagini ale galaxiei părinte a supernovei Refsdall sunt înconjurate. În noiembrie 2014, sa declanșat un focar. în imaginea de jos. În imaginea de sus ar putea fi observat acum mulți ani. În imaginea de mijloc fulgerul se întâmplă în acest moment. Fotografie de la eso.org

După analizarea altor imagini ale galaxiei părinte (denotate de 1.2 și 1.3), autorii tuturor lucrărilor au fost de acord că în imagine 1.3 izbucnirea sa manifestat mult timp în urmă – potrivit unor estimări diferite, de acum 9 până la 17 ani. Și era prea plictisitor pentru a fi găsit în imagini arhivistice. O altă problemă – imagine 1.2. În ea, toate modelele prezentate au prezis o explozie supernovă în viitorul foarte apropiat (cu unele date anticipate care au trecut deja).

Estimarile recente [1], [2], bazate pe un studiu detaliat al structurii clusterului MACS J1149.6 + 2223 folosind telescoape VLT, au prezis varful următorului focar în martie-iunie 2016 și începutul creșterii luminozității – la finele anului 2015.

Iar așteptările au fost satisfăcute! De la sfârșitul lunii octombrie a anului trecut, telescopul Hubble a privit ocazional în direcția imaginii 1.2, și observațiile făcute pe 11 decembrie 2015, au arătat că asteriscul așteptat a apărut în el! Ea a provenit exact acolo unde ar fi trebuit, deși sa dovedit a fi oarecum mai slabă decât a prezis.Este interesant de observat cea mai mare rată de pregătire a articolului: a fost prezentată în arXiv la patru zile după observații [3].

Nici cele patru imagini originale nu au fost uitate. De-a lungul anului, telescopul Hubble le-a urmat, ceea ce a făcut posibilă construirea de curbe luminoase pentru ele, specificând în mod substanțial valorile timpilor de întârziere. Primul (așa cum a fost prezis de toate modelele anterioare) este imaginea S1. Imaginile urmează S3 târziu în aproximativ o zi sau două și S2 cu o întârziere de 4-7 zile. La urma urmei, cu o întârziere mai mare de trei săptămâni, imaginea apare S4, cel mai slab dintre toate [4].

Posibilitatea de a prezice o izbucnire a supernovei cu mult înainte de începerea sa reală a atras atenția considerabilă ca o predicție științifică "clasică" care sa realizat și nu în mecanica cerească, unde nu veți surprinde pe nimeni cu predicții exacte, ci într-o zonă mult mai puțin studiată. Observațiile supernova-ului Refsdal, de fapt, indică faptul că intrăm într-un nou nivel de precizie predictivă într-o problemă atât de complexă, cum ar fi lentismentul gravitațional.

Sur refsdal (Sjur refsdal) – astrofizician norvegian. Născut la Oslo la 30 decembrie 1935 (în 2015, ar fi împlinit 80 de ani).Din 1967 până în 1970 a deținut funcția de profesor asociat la Universitatea din Nebraska (SUA). Acolo sa întâlnit cu Alfred Weigert (Alfred weigert) de la Observatorul din Hamburg (Germania), unde a început cooperarea fructuoasă în domeniul evoluției stelare, care a durat până în anii 1980. În 1970, Refsdal a primit un doctorat la Institutul de Astrofizică Teoretică, Universitatea din Oslo. În același an a devenit profesor la Observatorul din Hamburg și a rămas în această funcție până când sa pensionat în 2001. După aceea, sa întors în orașul său natal, unde ocupa funcția de profesor emerit al Universității din Oslo.

Din 1964 până în 1970, Refsdal a publicat șase articole în care, în multe privințe, au pus bazele unui domeniu foarte important al astrofizicii legate de studiul lentilelor gravitaționale. Scrisă de el a fost cu mult înainte, iar articolele sale au fost citate foarte puțin. Numai după deschiderea primei lentile gravitaționale în 1979, articolul Refsdal a atras atenția colegilor. Deja în 1964, el a arătat cum lensingul poate servi drept instrument pentru măsurarea ratei de expansiune a Universului (constanta Hubble) și a masei de galaxii. Această metodă a fost numită metoda Refsdall.

La mijlocul anilor 1960, împreună cu un grup de colegi, Refsdal a realizat mai multe studii privind dezvoltarea modelelor cosmologice, care au devenit, de asemenea, pionierat. De la sfârșitul anilor 1960, Refsdal a preluat modele de structură internă a stelelor și evoluția lor. Articolele sale despre fazele târzii ale evoluției stelelor sunt larg citate. În 1979, Refsdal și studentul său absolvent Kenge Chang (Kyongae Chang) publicat în natură efect de microlensing de pionierat, în care stelele individuale și chiar planetele joacă rolul unei lentile gravitaționale. Acest efect poate fi folosit pentru a rezolva o varietate de probleme: de la descoperirea planetelor extrasolare la studiul structurii detaliate a quasarelor.

Sur Refsdal a fost membru al Academiei Norvegiene de Știință și Literatură. În 2001, a primit premiul Nansen pentru cercetări remarcabile, iar în februarie 2005 a primit medalia regală de merit norvegiană. Refsdal a murit după o lungă boală pe 29 ianuarie 2009. A lăsat doi fii adulți, Thomas și Gunnar Refsdaly.

Potrivit Wikipedia, Observatorul din Hamburg și Institutul de Astrofizică din Oslo
Fotografie de la mn.uio.no


[1] arXiv: 1510.05750.
[2] arXiv: 1511.04093.
[3] arXiv: 1512.04654.
[4] arXiv: 1512.05734.


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: