Wędrówka zabrana przez światło z odległej supernowej w konstelacji Cetus może pomóc naukowcom określić, jak szybko wszechświat się rozszerza – za kilka kolejnych dekad.
Około 10 miliardów lat temu w odległej galaktyce o nazwie MRG-M0138 wybuchła gwiazda. Część światła z tej eksplozji napotkała później soczewkę grawitacyjną, gromadę galaktyk, których grawitacja wysyłała światło na wiele rozbieżnych ścieżek. W 2016 roku supernowa pojawiła się na ziemskim niebie jako trzy różne punkty świetlne, z których każdy oznaczał trzy różne ścieżki, którymi obrało światło, aby się tu dostać.
Teraz naukowcy przewidują, że supernowa pojawi się ponownie pod koniec lat 30. XXI wieku. Opóźnienie czasowe – najdłuższe, jakie kiedykolwiek zaobserwowano w przypadku supernowej soczewkowanej grawitacyjnie – może zapewnić dokładniejsze oszacowanie odległości do galaktyki macierzystej supernowej, donosi zespół 13 września w Nature Astronomy. A to z kolei może pozwolić astronomom udoskonalić szacunki stałej Hubble’a, parametru opisującego szybkość rozszerzania się Wszechświata.
Pierwotne trzy punkty świetlne pojawiły się na zdjęciach z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. „To był czysty wypadek”, mówi astronom Steve Rodney z Uniwersytetu Południowej Karoliny w Kolumbii. Trzy lata później, kiedy Hubble ponownie obserwował galaktykę, astronom Gabriel Brammer z Uniwersytetu Kopenhaskiego odkrył, że wszystkie trzy punkty świetlne zniknęły, wskazując na supernową.
Obliczając, w jaki sposób grawitacja interweniującej gromady zmienia drogę promieni świetlnych supernowej, Rodney i jego koledzy przewidują, że supernowa pojawi się ponownie w 2037 roku, za kilka lat. W tym czasie Hubble może spłonąć w atmosferze, więc zespół Rodneya nazywa supernową „SN Requiem”.
„To requiem dla umierającej gwiazdy i rodzaj elegii dla samego Kosmicznego Teleskopu Hubble’a” – mówi Rodney. Zespół szacuje, że piąty punkt świetlny, zbyt słaby, by można go było zobaczyć, może również pojawić się około 2042 roku.
Przewidywane 21-letnie opóźnienie – od 2016 do 2037 – to rekord dla supernowej. W przeciwieństwie do tego, pierwsza znaleziona soczewka grawitacyjna – bliźniacze obrazy kwazara zauważonego w 1979 – ma opóźnienie czasowe tylko 1,1 roku.
Nie wszyscy zgadzają się z prognozą Rodneya. „Bardzo trudno jest przewidzieć, jakie będzie opóźnienie czasowe”, mówi Rudolph Schild, astrofizyk z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge w stanie Massachusetts, który jako pierwszy zmierzył opóźnienie czasowe podwójnego kwazara. Schild mówi, że rozkład ciemnej materii w galaktyce, w której znajduje się supernowa i gromada rozszczepiająca światło supernowej, jest tak niepewny, że kolejny obraz SN Requiem może pochodzić poza zakres lat wskazanych przez zespół Rodneya.
W każdym razie, gdy pojawi się obraz supernowej, „byłby to fenomenalnie precyzyjny pomiar” opóźnienia czasowego, mówi Patrick Kelly, astronom z University of Minnesota w Minneapolis, który nie był zaangażowany w nowe prace. Dzieje się tak, ponieważ niepewność opóźnienia czasowego będzie niewielka w porównaniu z ogromną długością samego opóźnienia czasowego.
To opóźnienie, w połączeniu z dokładnym opisem tego, jak promienie świetlne przechodzą przez gromadę galaktyk, może wpłynąć na debatę na temat stałej Hubble’a. Liczbowo stała Hubble’a to prędkość oddalania się od nas odległej galaktyki podzielona przez odległość do tej galaktyki. Dla danej galaktyki o znanej prędkości większa szacowana odległość prowadzi zatem do mniejszej liczby stałej Hubble’a.
Liczba ta była kiedyś sporna dwukrotnie. Dziś zasięg jest znacznie węższy, od 67 do 73 kilometrów na sekundę na megaparsek. Ale to rozprzestrzenianie się nadal pozostawia niepewny wiek wszechświata. Często przytaczany wiek 13,8 miliarda lat odpowiada stałej Hubble’a wynoszącej 67,4. Ale jeśli stała Hubble’a jest wyższa, wszechświat może być o około miliard lat młodszy.
Im dłużej trwa ponowne pojawienie się SN Requiem, tym dalej od Ziemi znajduje się galaktyka gospodarza – co oznacza niższą stałą Hubble’a i starszy wszechświat. Jeśli więc debata na temat stałej Hubble’a będzie trwała do lat 30. XX wieku, dokładna data powrotu supernowej do życia może pomóc w rozwiązaniu sporu i ustaleniu fundamentalnego parametru kosmologicznego.
