تصویر تماشایی هابل سه لحظه‌ی متفاوت از یک ابرنواختر را نشان داد

پژوهشگران با نگاه به یکی از تصاویر قدیمی هابل و به کمک لنز گرانشی، موفق شدند سه زمان مختلف از یک رویداد انفجار ابرنواختری را شناسایی کنند.

در طول چند دهه‌ی گذشته، توانایی بشر برای رصد ابرنواخترها در زمان وقوع آن‌ها بسیار بهتر شده است. امروزه تلسکوپ‌های فضایی می‌توانند فوتون‌های پرانرژی ساطع شده از چنین رویدادهایی را دریافت کنند و منبع آن‌ها را تشخیص دهند تا تلسکوپ‌های دیگر امکان نگاه خیلی سریع به سمت ابرنوختر را داشته باشند.

حتی برخی از تلسکوپ‌های خودکار نقشه‌برداری آسمان، چندین شب از مناطق یکسانی تصویربرداری کرده‌اند تا نرم‌افزارهای پردازش تصویر بتوانند منابع نوری جدید را که نشان‌دهنده‌ی ابرنواختر هستند، شناسایی کنند. با این وجود شانس هم هنوز نقش تعیین‌کننده‌ای در شناسایی ابرنواخترها دارد.

در مورد تصویر هابل که در سال ۲۰۱۰ ثبت شد نیز همین‌طور است و این تصویر به‌طور تصادفی یک ابرنواختر را ثبت کرد. اما این یک تصویر عادی نبود و بر اثر پدیده‌ی لنز گرانشی، این رویداد واحد در سه مکان مختلف در میدان دید هابل ظاهر شد.

نکته‌ی جالب توجه این است که به لطف ویژگی‌های عجیب عملکرد این عدسی خاص، هر سه مکان زمان‌های متفاوتی را هم پس از انفجار ستاره ثبت کردند و به محققان امکان دادند تا مسیر زمانی پس از رویداد ابرنواختری را کنار هم بچینند، حتی با وجود اینکه بیش از یک دهه از مشاهده‌ی آن می‌گذشت.

سه مکان، سه زمان

حالا در یک تحقیق تازه، پژوهشگران آرشیو هابل را برای دیدن رویدادهای گذرا جست‌وجو کردند و به‌ویژه به دنبال رویدادهای رصد شده توسط عدسی گرانشی بودند. یعنی زمانی که یک جرم عظیم پیش‌زمینه، فضا منحرف می‌کند و مانند یک عدسی، مسیر نوری را که از پشت آن سرچشمه می‌گیرد، خم می‌کند.

چون لنزهای گرانشی به اندازه‌ی عدسی‌های اپتیکی ساخت بشر ساختار منظمی ندارند، اغلب اعوجاج‌های عجیبی در اجسام پس‌زمینه ایجاد می‌کنند و در بسیاری از موارد، تصویر یک جرم را در مکان‌های مختلف بزرگ‌نمایی می‌کنند.

در این تصویر خاص هم هابل یک کهکشان دوردست را در سه مکان متمایز به تصویر کشیده است و تجزیه‌وتحلیل نور آن با در نظر گرفتن انتقال به سرخ، نشان می‌دهد که ما در حال نگاه کردن به بیش از ۱۱ میلیارد سال پیش هستیم.

تصویر کامل هابل در سمت چپ و تصویر کهکشان دوردست که در زمان‌های گوناگون توسط لنز گرانشی دچار اعوجاج شده است، در سمت راست دیده می‌شود.
Credit: NASA, ESA, STScI, Wenlei Chen, Patrick Kelly

روشنایی نسبی نور دیده شده، ظاهر ناگهانی و موقعیت آن در یک کهکشان، تا حد زیادی نشان می‌دهد که این رویداد یک ابرنواختری است و در این فاصله، بسیاری از فوتون‌های پرانرژی تولید شده در ابرنواختر به سمت پایین طیف مرئی جابه‌جا شده‌اند و بنابراین هابل امکان تصویربرداری از آن‌ها را دارد.

برای درک بیشتر در مورد ابرنواختر پس‌زمینه، تیم پژوهشی کارکرد لنز گرانشی را که توسط خوشه‌ی کهکشانی Abell 370 ایجاد شده است، بررسی کرد. مدل لنز به‌دست آمده نشان داد که در واقع چهار تصویر از کهکشان وجود دارد، اما یکی از آن‌ها به اندازه‌ی کافی بزرگ‌نمایی نشده و قابل مشاهده نیست.. سه مورد مشاهده شده با ضریب‌های ۴، ۶ و ۸ برابر بزرگ‌نمایی شدند.

عدسی گرانشی نه فقط بر مکان تصویر، بلکه بر زمان رسیدن نور هم تأثیر گذاشته است. عدسی‌های گرانشی باعث می‌شوند که نور مسیرهایی را با طول‌های مختلف بین منبع و ناظر طی کند و چون نور با سرعت ثابتی حرکت می‌کند، طول‌های مختلف به معنی زمان متفاوت برای رسیدن نور است که در مقیاس کیهانی، تفاوت چشمگیری ایجاد می‌کند.

با استفاده از مدل‌سازی دانشمندان تأخیرهای احتمالی را تخمین زدند و دریافتند که در مقایسه با نخستین تصویر، دومین تصویر ۲.۴ روز و سومین تصویر ۷.۷ روز با ضریب خطای یک روز، تأخیر دارند. بدین ترتیب یک عکس واحد از این منطقه، چند تصویر از کهکشان را در زمان‌های گوناگون نشان می‌دهد.

جزئیات ابرنواختر

با بررسی داده‌های هابل و مقایسه با طبقه‌بندی‌های مختلف ابرنواخترها، مشخص شد که این رویداد احتمالا بر اثر انفجار یک ستاره‌ی اَبَرغول سرخ یا آبی تولید شده است و ویژگی‌های آن بیشتر با یک ابرغول سرخ که در زمان انفجارش تقریبا ۵۰۰ برابر اندازه‌ی خورشید بوده است، متناسب‌تر بود.

شدت نور در طول موج‌های مختلف بیانگر دمای انفجار است. در نخستین تصویر دما تقریبا ۱۰۰ هزار کلوین بوده است و این یعنی هابل فقط ۶ ساعت پس از انفجار به آن نگاه کرده است. آخرین تصویر لنز شده هم نشان می‌دهد که بقایای انفجار در طول هشت روز، بین دو تصویر مختلف تا ۱۰ هزار کلوین خنک شده‌اند.

بدیهی است که ابرنواخترهای جدیدتر و نزدیک‌تری هم وجود دارند که برای درک فرآیندهای انفجار یک ستاره‌ی عظیم می توانیم آن‌ها را با جزئیات بسیار بیشتری مطالعه کنیم. اما در حالی که این دومین مورد کشف شده است، اگر بتوانیم تعداد بیشتری از این تصاویر ابرنواختری گذشته از لنز گرانشی پیدا کنیم، می‌توانیم اطلاعات بیشتری درباره‌ی ستارگان در کیهان اولیه به‌دست آوریم.

عکس کاور: لنز گرانشی ایجاد شده توسط خوشه‌ی کهکشانی Abell 370
Credit: NASA, ESA/Hubble, HST Frontier Fields

منبع: Arst Technica