מה דעתך על ארבעה סופרנובות במחיר של אחת? באמצעות טלסקופ החלל האבל, ד"ר פטריק קלי מאוניברסיטת קליפורניה-ברקלי יחד עם צוותי ה- GLAS (Grism Lens Amplified Survey from Space) וצוותי Hubble Frontier Fields,גילה סופרנובה מרוחקת המודבקת לארבעה עותקים של עצמה על ידי כוח הכובד העוצמתי של אשכול גלקסיה מקדימה. האובייקט, שכונה SN Refsdal, התגלה באשכול הגלקסיה העשירMACS J1149.6 + 2223 חמישה מיליארד שנות אור מכדור הארץ בקונסטלציה ליאו. זהו הסופרנובה הראשונה בעלת רב העדשות שכל אחד התגלה ואחד התעתועים האקזוטיים ביותר בטבע.
עדשת הכבידה צמחה מתוך איינשטיין תורת היחסותבו חזה שחפצים מסיביים יתכופפו ויעוותו את מרקם ה- זמן חופשי. ככל שהאובייקט מסיבי יותר, הכיפוף קשה יותר. אנו יכולים לדמיין זאת על ידי דמיין של ילדה עומדת על טרמפולינה, כשמשקלה לוחץ גומה לבד. החלף את הילד בבוגר של 200 קילו ומשטח הטרמפולינה שוקע עוד יותר.
באופן דומה, השמש המסיבית יוצרת גומה עמוקה אך בלתי נראית במרקם החלל. כוכבי הלכת חשים את העקמומיות הזו בחלל וממש מתגלגלים לעבר השמש. רק תנועתם הצידה או המומנטום הזוויתי מונעים מהם ליפול היישר לתופת השמש.
חלל מעוגל שנוצר על ידי חפצים מאסיביים מכופף גם קרני אור. איינשטיין ניבא כי אור מכוכב שעובר ליד השמש או חפץ מסיבי אחר יעקוב אחר נוף חלל מעוקל בלתי נראה זה ויוסח מדרך ישר אחרת. למעשה, האובייקט פועל כעדשה, מכופף וממקד מחדש את האור מהמקור המרוחק לתמונה בהירה יותר או תמונות מרובות ומעוותות. ידוע גם כסטיית אור הכוכבים, בימינו אנו מכנים זאת עדשת כבידה.
הדמיה של זמן חלל מעוות סביב צביר גלקסיות מסיבי לאורך זמן
מסתבר שיש הרבה עדשות כבידה אלה בחוץ בצורת אשכולות גלקסיות מסיביות. הם מכילים חומר רגיל כמו גם כמויות אדירות של החומר האפלולי שעדיין מסתורי המהווה 96% מחומר החומר ביקום. צבירי גלקסיות עשירים פועלים כמו טלסקופים - המסה העצומה שלהם וכוח המשיכה העוצמתי מעצימים ומעצימים את אור הגלקסיות מיליארדי שנות אור מעבר, ומגלים את מה שאחרת לעולם לא היה נראה.
בואו נחזור ל- SN Refsdal, על שמו של Sjur Refsdal, אסטרופיזיקאי נורווגי שעשה עבודות מוקדמות בתחום עדשת הכבידה. גלקסיה אליפטית מסיבית באשכול MACS J1149 "עדשה" את הסופרנובה הרחוקה של 9.4 מיליארד שנות אור ואת הגלקסיה הספירלית המארחת שלה מאפלולית רקע אל אור הזרקורים. כוח המשיכה העוצמתי של האליפטי לאחר שעשה עבודה נאה בעיוות מרחב כדי להביא את הסופרנובה לתצפית, מעוות גם את צורת הגלקסיה המארחת ומפצל את הסופרנובה לארבע תמונות נפרדות ובהירות דומה. כדי ליצור סימטריה כה מסודרת, SN Refsdal צריך להיות מיושר בדיוק מאחורי מרכז הגלקסיה.
התרחיש כאן דומה לדמיון רב צלב של איינשטיין, קוואזר בעל עדשות כבידה, שבו אור קוואזר מרוחק נשבר לארבע תמונות המסודרות סביב גלקסיית העדשה הקדמית. תמונות הקוואזר מהבהבות או משתנות בהירות לאורך זמן כפי שהן מיקרוגל על ידי מעבר של כוכבים בודדים בגלקסיה. כל כוכב פועל כעדשה קטנה יותר בעדשה הראשית.
תמונות צבעוניות מפורטות שצולמו על ידי קבוצות שדות GLASS ו- Hubble Frontier Field מראות כי גלקסיית המארחת של הסופרנובה מצולמת גם היא על ידי כוח הכבידה של אשכול הגלקסיה. על פי שלהם המאמר האחרון, קלי והצוות עדיין עובדים כדי להשיג ספקטרום של הסופרנובה בכדי לקבוע אם זה נבע משריפה ופיצוץ בלתי נשלט של כוכב ננס לבן (סוג Ia) או מהתמוטטות וריבאונד של כוכב ענק שנגמר לו הדלק (סוג II).
אור הזמן לוקח לנסוע לכדור הארץ מכל אחת מהתמונות העדשות שונה מכיוון שכל אחת מהן הולכת בדרך שונה מעט סביב מרכז גלקסיית העדשות. יש שבילים קצרים יותר, חלקם ארוכים יותר. על ידי תזמון ה- וריאציות בהירות בין התמונות האינדיבידואליות הצוות מקווה לספק אילוצים לא רק על התפלגות חומר בהיר לעומת חומר אפל בגלקסיית העדשות ובאשכול אלא משתמשים במידע זה כדי לקבוע את קצב ההתפשטות של היקום.
אפשר לסחוט הרבה מתעתוע קוסמי!
