Das Webb-Teleskop fängt eine Supernova ein, die aufgrund der Raumzeitkrümmung dreimal erscheint

Unglaubliche Bilder des Webb-Weltraumteleskops zeigen dieselbe Supernova dreimal, dank einer Eigenart der Raumzeit, die als Gravitationslinseneffekt bekannt ist. Das Bild half dem Team auch dabei, die Hubble-Konstante zu messen, eine frustrierende Zahl (wir erklären warum), die die Expansionsrate des Universums darstellt.

Gravitationslinsen sind Regionen der Raumzeit, in denen Licht durch die Masse großer Strukturen wie Schwarzer Löcher und sogar Galaxienhaufen gebeugt – sogar verstärkt – wird. Die Linse, die das Team kürzlich erforschte, wurde von Letzterem geschaffen: einer Ansammlung von Galaxien im Sternbild Ursa Major, deren kollektive Gravitationskraft Licht von weiter entfernten Quellen beugt und fokussiert.

Indem Gravitationslinsen das Licht von weiter entfernten – und damit älteren – Quellen beugen, machen sie diese Quellen von der Erde aus (und im Fall von Webb etwa eine Million Meilen von der Erde entfernt) leichter sichtbar. Diese spezielle Gravitationslinse vergrößert Supernovae – brillante Explosionen, die den Tod einiger Sterne markieren – und vervielfacht sie am Himmel.

Der Galaxienhaufen trägt den Namen PLCK G165.7+67.0, der den Spitznamen G165 trägt. Der Galaxienhaufen und die Supernova wurden im März, April und Mai letzten Jahres von der Nahinfrarotkamera (NIRCam) des Teleskops abgebildet. G165 ist 3,6 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt – eine wirklich überraschende Entfernung –, aber die Supernova, die es hervorhebt, ist noch älter.

Nach Angaben des Space Telescope Science Institute freigebenDiese Region des Weltraums wurde für die Aufnahme ausgewählt, da dort Sterne mit einer Masse von mehr als dem 300-fachen der Masse unserer Sonne schnell entstehen. Die Region wurde 2015 vom Hubble-Weltraumteleskop fotografiert, aber Webbs jüngste Infrarotsichtung zeigte schwächere Lichtquellen in derselben Gegend.

„Um drei Bilder zu erzeugen, wandert Licht über drei verschiedene Wege. „Da jeder Weg eine andere Länge hat und sich das Licht mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreitet, wurde die Supernova in diesen Webb-Beobachtungen zu drei verschiedenen Zeitpunkten während ihrer Explosion abgebildet“, sagte Brenda Frye, Astronomin an der University of Arizona und Mitglied von das Team. an neueren Forschungsarbeiten beteiligt, von denen nicht alle veröffentlicht wurden. Anfang des Jahres wurden mehrere Artikel zur Charakterisierung von Supernovae veröffentlicht Astrophysikalisches Journalund das kommende Papier ist derzeit gehostet auf dem arXiv-Preprint-Server.

Der abgebildete Galaxienhaufen erscheint aufgrund der Gravitationslinse, die das Licht der Galaxie in eine bogenförmige Form biegt, flach. Über den Bogen erstreckten sich drei Lichtpunkte; Jeder Punkt ist dieselbe Supernova, gebündelt durch den Galaxienhaufen im Vordergrund. Dabei handelt es sich um eine Struktur aus Bögen und Flecken, die einer Struktur ähnelt, die 2022 von einem anderen Team entdeckt wurde: der 12,9 Milliarden Jahre alte Earendel, der älteste bekannte Stern.

Frye verglich eine dreimal erscheinende Supernova mit einer Person, die aus drei verschiedenen Winkeln in einem dreiteiligen Kosmetikspiegel gesehen wird. „In der Dreifachspiegel-Analogie gibt es eine Zeitverzögerung, bei der der rechte Spiegel eine Person zeigt, die einen Kamm hebt, der linke Spiegel zeigt, wie Haare gekämmt werden, und der mittlere Spiegel zeigt eine Person, die einen Kamm hinlegt“, sagte Frye. Obwohl Supernovae an drei Punkten gleichzeitig sichtbar sind, ist dies bei solchen Linsenobjekten nicht immer der Fall. Im Jahr 2016 erschien ein Lichtausbruch einer 10 Milliarden Jahre alten Supernova am Nachthimmel und verschwand innerhalb weniger Jahre; Dies ist das dritte Mal, dass die Supernova mit dem Spitznamen „Requiem“ am Himmel erscheint, da das Licht des Ereignisses einen anderen Weg zur Erde nahm. Das Forschungsteam sagte, es erwarte, dass im Jahr 2037 mehr Licht von der Supernova auf der Erde eintreffen werde.

Die jüngste dreifache Supernova (oder „trifold“, wie das Team sagt) ist mehr als nur eine bezaubernde Raumzeit-Exzentrizität. Astronomen nutzten es, um die Hubble-Spannung zu bestätigen, ein irritierendes Problem in unserem Verständnis des Universums. Diese Supernova erhielt den Spitznamen SN H0pe, weil sie dabei helfen konnte, die Natur der Spannung aufzuklären.

Dieser Unterschied hängt mit der Expansionsrate des Universums zusammen, die seit seinem Beginn vor etwa 13,77 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Grundsätzlich erhalten Wissenschaftler unterschiedliche Zahlen, je nachdem, wie sie die Expansionsrate des Universums berechnen, eine sogenannte Zahl Hubble-KonstanteF. Eine Möglichkeit, diese Rate vorherzusagen, besteht darin, den kosmischen Mikrowellenhintergrund zu untersuchen, das früheste Licht, das wir sehen können, das etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall stammt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Sterngruppen namens Cepheiden zu betrachten, die nützlich sind, weil sie zeigen, wie das Licht der Galaxie durch die Expansion des Universums gedehnt wird.

Letztes Jahr bestätigten Webb-Daten, dass die Hubble-Belastung (benannt nach dem ehrwürdigen Astronomen, nicht nach dem Teleskop, das ebenfalls seinen Namen trägt) nicht durch ein Problem mit dem Hubble-Teleskop verursacht wurde, das zuvor zur Erkennung der Belastung beobachtet worden war. In diesem Monat vor zwei Jahren erhöhte ein anderes Team die Gewissheit der Spannung – mit anderen Worten, die Gewissheit, dass der Unterschied eine wissenschaftliche Realität und kein statistischer Zufall war – auf a 5-Sigma-Schwelleoder die Chance von eins zu einer Million, dass Wissenschaftler etwas falsch machen.

Die nächste Runde von Webb-Beobachtungen wird dem Forschungsteam dabei helfen, die für die Belastung berechneten Zahlen mit weniger Unsicherheit zu erhalten. Dies gilt natürlich zusätzlich zu den unglaublich scharfen Ansichten des Kosmos, die uns Teleskope bieten.