Ein einziges Hubble-Bild hat eine Supernova zu drei verschiedenen Zeiten aufgenommen

Vergrößern / Links das vollständige Hubble-Bild. Rechts verschiedene Bilder des Objekts mit Gravitationslinse. NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen, Patrick Kelly

In den letzten Jahrzehnten sind wir viel besser darin geworden, Supernovae während ihres Auftretens zu beobachten. Orbitale Teleskope können jetzt emittierte hochenergetische Photonen aufnehmen und ihre Quelle bestimmen, wodurch andere Teleskope schnelle Beobachtungen durchführen können. Und einige automatisierte Teleskope haben Nacht für Nacht die gleichen Teile des Himmels abgebildet, sodass Bildanalysesoftware neue Lichtquellen erkennen kann.

NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen, Patrick Kelly

Aber manchmal spielt Glück immer eine Rolle. Das gleiche gilt für ein Hubble-Bild aus dem Jahr 2010, wo das Bild auch eine Supernova eingefangen hat. Aber aufgrund des Gravitationslinseneffekts ereignete sich das einzelne Ereignis an drei verschiedenen Orten in Hubbles Sichtfeld. Dank der Eigenarten dieser Linse haben die drei Orte verschiedene Momente nach der Explosion des Sterns eingefangen, was es den Forschern ermöglichte, den Zeitverlauf nach der Supernova zusammenzusetzen, selbst wenn sie über einen Zeitraum von zehn Jahren beobachtet worden war früher.

Ich brauche dreifach

Die neue Arbeit basiert auf einer Suche im Hubble-Archiv nach alten Bildern, die vorübergehende Ereignisse festhalten: etwas, das in einigen Bildern eines Ortes vorhanden ist, aber nicht in anderen. In diesem Fall suchten die Forscher gezielt nach Ereignissen, die gravitativ fokussiert waren. Diese treten auf, wenn ein massives Objekt im Vordergrund den Raum auf eine Weise verzerrt, die einen Linseneffekt erzeugt und den Lichtweg hinter der Linse aus der Erdperspektive verbiegt.

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Da Gravitationslinsen nicht annähernd so sorgfältig strukturiert sind wie die von uns hergestellten, erzeugen sie oft seltsame Verzerrungen von Hintergrundobjekten oder vergrößern sie in vielen Fällen an mehreren Stellen. Das scheint hier passiert zu sein, da es drei separate Bilder eines vorübergehenden Ereignisses in Hubbles Sichtfeld gibt. Andere Bilder dieser Region weisen darauf hin, dass der Ort mit einer Galaxie zusammenfällt; Eine Analyse des Lichts dieser Galaxie deutet auf eine Rotverschiebung hin, die darauf hindeutet, dass wir sie so betrachten, wie sie vor über 11 Milliarden Jahren aussah.

Angesichts seiner relativen Helligkeit, seines plötzlichen Auftretens und seiner Lage innerhalb einer Galaxie ist dieses Ereignis höchstwahrscheinlich eine Supernova. Und in dieser Entfernung wurden viele der hochenergetischen Photonen, die in einer Supernova erzeugt wurden, in den sichtbaren Bereich des Spektrums rotverschoben, wodurch sie von Hubble abgebildet werden konnten.

Um mehr über die Hintergrund-Supernova zu erfahren, untersuchte das Team, wie die Linse funktioniert. Es wurde von einem Galaxienhaufen namens Abell 370 geschaffen, und die Kartierung der Masse dieses Haufens ermöglichte es ihnen, die Eigenschaften der von ihm geschaffenen Linse abzuschätzen. Das resultierende Linsenmodell zeigte, dass es tatsächlich vier Bilder der Galaxie gab, aber eines war nicht stark genug vergrößert, um sichtbar zu sein; die drei sichtbaren wurden um die Faktoren vier, sechs und acht vergrößert.

Aber das Modell wies weiter darauf hin, dass die Linse auch den Zeitpunkt der Lichteinfallzeit beeinflusste. Gravitationslinsen zwingen das Licht, zwischen Quelle und Beobachter unterschiedlich lange Wege zu nehmen. Und da sich Licht mit einer festen Geschwindigkeit ausbreitet, bedeuten diese unterschiedlichen Längen, dass das Licht eine unterschiedliche Zeit braucht, um hierher zu gelangen. Unter den uns bekannten Umständen ist dies ein unmerklich kleiner Unterschied. Aber auf kosmischer Ebene macht es einen dramatischen Unterschied.

Auch hier schätzten die Forscher mithilfe des Linsenmodells die wahrscheinlichen Verzögerungen. Im Vergleich zum ersten Bild war das zweitälteste um 2,4 Tage und das dritte um 7,7 Tage verspätet, mit einer Unsicherheit von etwa einem Tag bei allen Schätzungen. Mit anderen Worten, ein einzelnes Bild der Region ergab im Wesentlichen einen Zeitverlauf von einigen Tagen.

Was war das?

Wenn wir diese Hubble-Daten mit den verschiedenen Klassen von Supernovae vergleichen, die wir im modernen Universum abgebildet haben, war es wahrscheinlich, dass sie durch die Explosion eines roten oder blauen Überriesensterns erzeugt wurden. Und die detaillierten Eigenschaften des Ereignisses entsprachen viel besser einem Roten Überriesen, der zum Zeitpunkt seiner Explosion etwa 500-mal so groß war wie die Sonne.

Die Lichtintensität bei d ...