Команда также показала, как такие открытия сверхновых типа Ia (SNIa) могут быть гораздо более распространенными, чем считалось возможным ранее. SNIa?можно использовать для прямого измерения скорости расширения Вселенной (параметр Хаббла), поэтому это открытие может оказать существенное влияние на то, как космическое расширение будет изучаться в будущем.
Сверхновые типа Ia (SNIa) чрезвычайно полезны для понимания таинственных компонентов Вселенной, таких как темная энергия и темная материя. SNIa имеют поразительно похожие пиковые значения светимости, независимо от того, где они происходят во Вселенной.
Это свойство позволяет астрономам использовать SNIa в качестве стандартных свечей для измерения космологического расстояния независимо от расширения Вселенной. Измерение расстояний с помощью SNIa стало ключом к открытию ускоренного расширения Вселенной (Нобелевская премия по физике 2011 г.).
В 2010 году была обнаружена сверхновая под названием PS1-10afx, которая продемонстрировала тот же цвет и кривую блеска (изменение яркости во времени), что и сверхновая типа Ia, но ее пиковая яркость была в 30 раз больше, чем ожидалось.
Это открытие было сделано с помощью панорамного обзорного телескопа и системы быстрого реагирования 1 (Pan-STARRS1, телескоп, расположенный на Гавайях, который может отображать все видимое небо несколько раз в месяц). Эта аномалия привела к выводу, что это был совершенно новый тип сверхновой сверхновой. «PS1-10afx был очень похож на сверхновую типа Ia, — говорит Куимби, — но он был слишком ярким."
Физика сверхновых типа Ia детально изучалась в течение последних трех десятилетий, и нет известного способа создать сверхновую типа Ia с нормальными цветами и нормальной кривой блеска, но с существенно большей светимостью.
«Обычно редкие сверхновые, которые, как было установлено, светят ярче, чем тип Ia, обычно имеют более высокие температуры (более голубые цвета) и большие физические размеры (и, следовательно, более медленные кривые блеска), — продолжает Куимби. — Таким образом, для объяснения PS1 потребуется новая физика. -10afx как сверхновая с естественной светимостью."
«Мы нашли второе объяснение, — говорит Маркус Вернер, физик-математик из IPMU Кавли, — и для этого потребовалась только хорошо продемонстрированная физика: гравитационное линзирование. Если бы перед PS1-10afx была массивная галактика, она могла бы исказить пространство-время, чтобы сформировать увеличенные изображения сверхновой."
«Хотя доступные наблюдения соответствовали гипотезе нашей команды, нам нужно было ответить на вопрос: где находится галактика линза??- говорит Ануприта Мор, астроном из IPMU Кавли. — Существующие данные ясно показали присутствие галактики, в которой находится сверхновая, но не было никаких доказательств наличия необходимой галактики на переднем плане. Затем мы попытались найти доказательства."
В сентябре 2013 года команда Куимби отправилась на поиски скрытой линзы. Используя спектрограф с низким разрешением на 10-метровом телескопе Keck-I, расположенном на Гавайях, они провели 7 часов, собирая свет в местоположении PS1-10afx, который к тому времени исчез сам.
"После тщательного извлечения сигнала из данных мы получили подтверждение.«Продолжение продолжается». Погребенные в ярком свете относительно яркой родительской галактики, мы обнаружили вторую галактику на переднем плане. Эта вторая галактика была достаточно тусклой, чтобы раньше ее не заметили. Но наш анализ показал, что это был правильный размер, чтобы объяснить гравитационное линзирование PS1-10afx."
«У нас были существующие прогнозы того, как будет выглядеть сверхновая типа Ia с гравитационной линзой, — говорит Масамунэ Огури из физического факультета Токийского университета. чего мы ждали от первого открытия.Огури продолжает: «Однако эта система вполне может оказаться типичной для будущих открытий.
Поскольку более далекие сверхновые с большей вероятностью будут иметь гравитационную линзу, линзовые сверхновые, как правило, сильно увеличены и расположены в далекой Вселенной."
Следствием этого является то, что большинство сверхновых типа Ia с гравитационной линзой, которые будут обнаружены в будущих исследованиях с использованием таких инструментов, как приближающийся Большой синоптический обзорный телескоп, можно будет идентифицировать по их цвету; более высокое красное смещение, сверхновые с гравитационной линзой более красные, чем более близкие объекты без линз. «Наш новый подход позволяет нам находить неразрешенные события сильного линзирования, производимые такими маломассивными галактиками. Таким образом, ожидаемое количество сверхновых типа Ia с гравитационной линзой, которое будет обнаружено в будущих исследованиях, возрастет на порядок », — говорит Огури.
«В будущем, когда цель будет идентифицирована как возможная линзовая сверхновая типа Ia, — говорит Куимби, — можно будет проводить последующие наблюдения с высоким разрешением для определения отдельных компонентов изображения."Каждое изображение поступает из одного и того же источника, но на своем пути к наблюдателю проходит разную длину пути, поэтому существует разница во времени прибытия между этими множественными изображениями сверхновых.
Если эту «временную задержку» можно измерить, возможна прямая проверка космического расширения, более быстрое расширение приводит к более коротким временным задержкам. Точно рассчитывая задержки и сравнивая их с задержкой, ожидаемой от геометрии линзы, можно напрямую вывести историю расширения Вселенной. Куимби продолжает: «Таким образом, созданный нами метод открытия и отбора может вскоре улучшить наше понимание нашей расширяющейся Вселенной."