Szupernóva 2037-ben: a gravitációs lencsézés csodái

7159

Mintegy másfél évtized múlva, kb. 2037-ben szupernóva-robbanást fognak a csillagászok észlelni egy bizonyos távoli galaxisban. Ilyen előrejelzést ritkán hallani. Honnan tudják?

Ismerünk jól kiszámítható, az égitestek periodikus mozgásaival összefüggően évekkel, de akár évezredekkel előre, vagy visszamenőleg pontosan meghatározható csillagászati eseményeket. Ilyenek a hold- és napfogyatkozások, csillagfedések, egyes üstökösök visszatérése, kettőscsillagok keringése, vagy bizonyos csillagok pulzációi. Ám a szupernóva-robbanások nem tartoznak közéjük. Ezúttal azonban más a helyzet. Ezt a szupernóvát a csillagászok már látták korábban – háromszor is! Az esemény negyedik égi ismétlésére pedig 2037-ben számíthatunk.

Mindez a gravitációslencse-hatásnak köszönhető. A NASA és ESA által üzemeltetett Hubble-űrtávcső 2016-ban és 2019-ben is készített felvételeket a MACS J0138 katalógusjelű, tőlünk 4 milliárd fényév távolságra található hatalmas tömegű galaxishalmazról. A csillagászok a két felvételt összehasonlítva különös dologra lettek figyelmesek. Egy, a 2016-os felvételen távoli galaxisnak tűnő fényfolt 2019-re szinte teljesen eltűnt. Mégsem galaxis volt tehát, hanem egy tranziens égi esemény – egy már halványuló szupernóva.

A MACS J0138 jelű galaxishalmaz a Hubble-űrtávcső 2016-os és 2019-es felvételein. A narancssárgával ábrázolt háttérgalaxisok három képén már megfigyelhető a szupernóva halványuló fénye – a 2016-os felvételen három fehér kör jelöli őket. A jobb oldali felvételen látható negyedik fehér kör a 2037-ben felvillanó szupernóvakép várt helyét jelöli. Forrás: Hubble.

Ez a szupernóva azonban nem a felvételek előterében lévő, fehérrel ábrázolt galaxisokat tömörítő MACS J0138 halmazban robbant fel, hanem egy nála is jóval távolabbi, tőlünk mintegy 10 milliárd fényév távolságra található háttérgalaxisban. Ezt a galaxist a jóval nagyobb távolságából eredő erősebb vöröseltolódás miatt a többitől eltérő, narancssárga színnel láthatjuk a Hubble-űrtávcső fényképein. Ennek a galaxisnak a képét az előtérhalmaz gravitációja egy hatalmas nagyítólencséhez hasonló módon eltorzította, fényét pedig felerősítette.

Ez a jelenség a gravitációslencse-hatás, amelynek a létezését Albert Einstein általános relativitáselmélete jelezte előre, megfigyelése pedig a híres fizikus gravitációelméletének egyik látványos bizonyítéka. Az általános relativitáselmélet értelmében a tömeggel rendelkező testek torzítják maguk körül a téridőt, éspedig a nagyobb tömegűek erősebben. A fénysugarak ezen a torzult téridőn át igyekeznek az egyeneshez legjobban hasonlító útvonalat befutni, akárcsak egy hepehupás felszínen elgurított golyó. Így aztán megtörténhet, hogy egy forrás fénye több különböző útvonalon is eljuthat hozzánk. Ilyenkor ugyanazt az égitestet az égbolt különböző helyein is megfigyelhetjük. És mert a fény terjedési sebessége véges, ezek az útvonalak pedig kissé eltérő hosszúságúak, így a távoli égitestet ezeken a képeken egyszerre több, különböző múltbeli állapotában figyelhetjük meg.

A Hubble felvételein a narancssárga háttérgalaxis eltorzított képének négy példányát is megszámlálhatjuk – noha közülük az alsó kettő egybeolvad. A négyből háromban már látható a halványuló szupernóva fénye, a negyedikben azonban még fel sem robbant a szülőcsillaga. Ez éppen a fotó bal felső részében látható képhez tartozik, amely a legközelebb jelenik meg az előtérhalmaz centrumához. Talán meglepő, de éppen ennek a képnek a fénye futja be a legnagyobb távolságot, mivel a tér a tömegközéppont környezetében torzul a legerősebben. Ezt lényegében úgy képzelhetjük el, hogy az említett golyónak le kell ereszkednie egy gödörbe, és onnan a túloldalon ki is kell másznia.

A modellszámítások szerint ez az útvonal több mint 20 fényévvel hosszabb a többinél, ezért a szupernóva fénye ebből az irányból még nem ért el bennünket. Az időeltolódások, vagyis az útvonalkülönbségek pontos megmérése hozzásegíti a csillagászokat a sötét anyag galaxishalmazbeli eloszlásának pontosabb megismeréséhez. Ez magáról a rejtélyes sötét anyagról is fontos információkkal szolgálhat majd.

Forrás: Hubblesite.org

Hozzászólás

hozzászólás