Изображение скопления галактик PLCK G165.7+67.0, также известного как G165, полученное камерой ближнего инфракрасного диапазона космического телескопа Джеймса Уэбба (NIRCam) НАСА, слева демонстрирует увеличивающий эффект, который скопление на переднем плане может оказывать на далекую вселенную позади него. Скопление на переднем плане находится на расстоянии 3,6 миллиардов световых лет от Земли. Увеличенная область справа показывает сверхновую H0pe, которая была изображена в трех экземплярах благодаря гравитационному линзированию (отмечена белыми пунктирными кружками). На этом изображении синий цвет представляет свет длиной 0,9, 1,15 и 1,5 микрона (F090W + F115W + F150W), зеленый — 2,0 и 2,77 микрона (F200W + F277W), а красный — 3,56, 4,1 и 4,44 микрона (F356W + F410M + F444W). ). Изображения предоставлены: НАСА, ЕКА, CSA, STScI, Б. Фрай (Университет Аризоны), Р. Виндхорст (Университет штата Аризона), С. Коэн (Университет штата Аризона), Дж. Д'Сильва (Университет Западной Австралии, Перт). ), А. Кукемоер (Научный институт космического телескопа), Дж. Саммерс (Университет штата Аризона).
Измерение постоянной Хаббла, или скорости расширения Вселенной, является активной областью исследований астрономов всего мира, которые анализируют данные наземных и космических обсерваторий. Космический телескоп НАСА имени Джеймса Уэбба уже внес свой вклад в эту продолжающуюся дискуссию. Ранее в этом году астрономы использовали данные Уэбба, содержащие переменные цефеид и сверхновые типа Ia, надежные маркеры расстояний для измерения скорости расширения Вселенной, чтобы подтвердить предыдущие измерения космического телескопа Хаббл НАСА.
Теперь исследователи используют независимый метод измерения для дальнейшего повышения точности постоянной Хаббла: сверхновые с гравитационными линзами. Бренда Фрай из Университета Аризоны возглавляет эти усилия вместе с командой многих исследователей из различных учреждений по всему миру после того, как Уэбб обнаружил три точки света в направлении далекого и плотного скопления галактик. Научный институт космического телескопа недавно приветствовал доктора. Фрая пригласили рассказать нам больше о том, что команда назвала сверхновой H0pe, и о том, как гравитационное линзирование позволяет лучше понять постоянную Хаббла.
«Все началось с вопроса команды: «Что это за три очка, которых раньше не было?» Может ли это быть сверхновая?», — сказала она. «Точки света, которые не были видны на изображениях того же звездного скопления, сделанных Хабблом в 2015 году, были очевидны, когда прибыли изображения PLCK G165.7+67.0 из программы Уэбба «Наблюдения гарантированного времени главных внегалактических областей для реионизации и линзирования» (PEARLS). на Земле. Команда отмечает, что этот вопрос впервые пришел на ум не без причины: «Поле G165 было выбрано для этой программы из-за высокой скорости звездообразования, превышающей 300 солнечных масс в год, что коррелирует с более высокими скоростями сверхновых».
«Первоначальный анализ подтвердил, что эти точки соответствуют взрывающейся звезде, звезде с редкими свойствами. Во-первых, это сверхновая типа Ia, взрыв белого карлика. Этот тип сверхновой обычно называют «стандартной свечой», что означает, что сверхновая имела известную внутреннюю яркость. Во-вторых, он имеет форму гравитационной линзы.
«Гравитационное линзирование важно для этого эксперимента. Линза, состоящая из скопления галактик, расположенного между сверхновой и нами, преобразует свет сверхновой в несколько изображений. Это похоже на то, как тройное косметическое зеркало представляет три разных изображения a». На изображении Уэбба это было продемонстрировано прямо на наших глазах, когда среднее изображение отражалось по отношению к двум другим изображениям, как предсказывала одна из теорий: эффект линзы».
«Чтобы получить три изображения, свет прошел три разных пути. Поскольку каждый путь имел разную длину, а свет распространялся с одинаковой скоростью, сверхновая в этом наблюдении Уэбба была изображена в три разных момента во время ее взрыва. Аналогично, в тройном зеркале была временная задержка: правое зеркало показывало человека, поднимающего расческу, левое зеркало — человека, расчесывающего волосы, а среднее зеркало — человека, убирающего расческу.
«Изображения тройной сверхновой особенные: временные задержки, расстояние до сверхновой и свойства гравитационного линзирования определяют значение постоянной Хаббла, или H0 (произносится как H-ноль). Сверхновая получила название SN H0pe, потому что она дает астрономам надежду лучше понять изменяющуюся скорость расширения Вселенной.
«Для дальнейшего изучения SN H0pe команда PEARLS Clusters разработала предложение директора Уэбба по дискреционному времени (ДДТ), которое было оценено научными экспертами в двойном анонимном обзоре и рекомендовано Группой научной политики Уэбба для параллельных наблюдений ДДТ. Были собраны данные. в ММТ, 6,5-метровом телескопе на горе Хопкинс и Большом бинокулярном телескопе на горе Грэм, оба в Аризоне. Анализируя оба наблюдения, наша команда смогла подтвердить, что SN H0pe закрепляет фоновую галактику, расположенную далеко за скоплением, которая существовала через 3,5 миллиарда лет после Большого взрыва.
«SN H0pe — одна из самых далеких сверхновых типа Ia, наблюдаемых на сегодняшний день. Другой член команды провел еще одно измерение временной задержки, анализируя эволюцию ее света Уэбба, рассеянного на составляющие цвета или «спектр», подтвердив природу сверхновой типа Ia».
«Семь подгрупп предоставили модели линз, которые описывают двумерное распределение материи в скоплении галактик. Поскольку сверхновая типа Ia представляет собой стандартную свечу, каждая модель линз была «оценена» за ее способность прогнозировать временные задержки и яркость сверхновой относительно фактических показаний.
«Чтобы избежать предвзятости, результаты этих независимых групп были скрыты и переданы друг другу в объявленный день и время «живого раскрытия информации». Команда сообщает, что значение постоянной Хаббла составляет 75,4 километра в секунду на мегапарсек плюс 8,1 или минус 5,5. [One parsec is equivalent to 3.26 light-years of distance.] Это всего лишь второе измерение постоянной Хаббла данным методом и первый раз с использованием стандартной свечи. Ведущий исследователь программы PEARLS отметил: «Это одно из величайших открытий Уэбба, которое ведет к лучшему пониманию этого фундаментального параметра нашей Вселенной».
«Результаты нашей команды впечатляют: значение постоянной Хаббла согласуется с другими измерениями в локальной Вселенной и несколько противоречит значениям, полученным, когда Вселенная была молодой. Наблюдения Уэбба в третьем цикле уменьшат неопределенности и позволят установить более чувствительные ограничения на H0».
Информация от: Научным институтом космического телескопа.
