Che ne dici di quattro supernovae al prezzo di una? Utilizzando il telescopio spaziale Hubble, il Dr. Patrick Kelly dell'Università della California-Berkeley insieme ai team GLASS (Grism Lens Amplified Survey from Space) e Hubble Frontier Fields,scoperto una supernova remota riflessa in quattro copie di se stessa dalla potente gravità di un ammasso di galassie in primo piano. Soprannominato SN Refsdal, l'oggetto fu scoperto nel ricco ammasso di galassieMACS J1149.6 + 2223 cinque miliardi di anni luce dalla Terra nella costellazione del Leone. È la prima supernova a lente multipla ogni scoperta e uno dei miraggi più esotici della natura.
La lente gravitazionale è nata da quella di Einstein Teoria della relativitàin cui prevedeva che oggetti enormi si piegassero e deformassero il tessuto spazio tempo. Più massiccio è l'oggetto, più grave è la flessione. Possiamo immaginarlo immaginando un bambino in piedi su un trampolino, il suo peso che preme una fossetta nel tessuto. Sostituisci il bambino con un adulto di 200 libbre e la superficie del trampolino si abbassa ancora di più.
Allo stesso modo, il massiccio Sole crea una fossetta profonda, ma invisibile nel tessuto dello spaziotempo. I pianeti avvertono questa "curvatura dello spazio" e rotolano letteralmente verso il Sole. Solo il loro movimento laterale o momento angolare impedisce loro di cadere direttamente nell'inferno solare.
Lo spazio curvo creato da oggetti enormi piega anche i raggi di luce. Einstein predisse che la luce proveniente da una stella che passava vicino al Sole o altro oggetto massiccio avrebbe seguito questo invisibile paesaggio spaziale curvo e sarebbe stata deviata da un percorso altrimenti diritto. In effetti, l'oggetto funge da obiettivo, piegando e ri-focalizzando la luce dalla fonte distante in un'immagine più luminosa o immagini multiple e distorte. Conosciuta anche come la deflessione della luce stellare, oggi la chiamiamo lente gravitazionale.
Simulazione dello spaziotempo distorto attorno a un enorme ammasso di galassie nel tempo
Si scopre che ci sono molte di queste lenti gravitazionali là fuori sotto forma di enormi ammassi di galassie. Contengono materia regolare e grandi quantità della materia oscura ancora misteriosa che costituisce il 96% delle cose materiali nell'universo. I ricchi ammassi di galassie agiscono come telescopi: la loro enorme massa e la loro potente gravità ingrandiscono e intensificano la luce delle galassie miliardi di anni luce oltre, rendendo visibile ciò che altrimenti non sarebbe mai stato visto.
Ritorniamo a SN Refsdal, chiamato per Sjur Refsdal, un astrofisico norvegese che ha lavorato presto nel campo del cristalling gravitazionale. Un'enorme galassia ellittica nel cluster MACS J1149 “obiettivi” la supernova distante 9,4 miliardi di anni luce e la sua galassia a spirale ospite dall'oscurità di sfondo alla ribalta. La potente gravità dell'ellittica che ha fatto un ottimo lavoro nel distorcere lo spaziotempo per mettere in vista la supernova distorce anche la forma della galassia ospite e divide la supernova in quattro immagini separate e altrettanto luminose. Per creare una simile simmetria, SN Refsdal deve essere allineato con precisione dietro il centro della galassia.
Lo scenario qui ha una sorprendente somiglianza con La croce di Einstein, un quasar con lente gravitazionale, in cui la luce di un quasar remoto è stata suddivisa in quattro immagini disposte attorno alla galassia con lente in primo piano. Le immagini quasar tremolano o cambiano di luminosità nel tempo così come sono microlensed dal passaggio di singole stelle all'interno della galassia. Ogni stella agisce come una lente più piccola all'interno dell'obiettivo principale.
Immagini a colori dettagliate scattate dai gruppi GLASS e Hubble Frontier Fields mostrano che la galassia ospite della supernova è anche multi-immagine dalla gravità del cluster di galassie. Secondo il loro documento recente, Kelly e il team stanno ancora lavorando per ottenere spettri della supernova per determinare se derivava dalla combustione incontrollata e dall'esplosione di una stella nana bianca (Tipo Ia) o dal collasso cataclismico e dal rimbalzo di una stella supergigante che ha esaurito il carburante (Tipo II).
Il tempo impiegato dalla luce per viaggiare sulla Terra da ciascuna delle immagini con lente è diverso perché ognuno segue un percorso leggermente diverso attorno al centro della galassia con lente. Alcuni percorsi sono più brevi, altri più lunghi. Sincronizzando il variazioni di luminosità tra le singole immagini il team spera di fornire vincoli non solo alla distribuzione della materia luminosa rispetto alla materia oscura nella galassia a lente e nel cluster, ma utilizza tali informazioni per determinare il tasso di espansione dell'universo.
Puoi spremere molto da un miraggio cosmico!
