ابرنواختری که پیش بینی شده بود پدیدار شد!

* یادتان می آید در دو نوشته در چند ماه گذشته، درباره ی ابرنواختری به نام رفسدال نوشته بودیم که نورش در اثر پدیده ی همگرایی گرانش، خم شده و از چندین نقطه و در زمان های گوناگون به زمین رسیده بود؟ در آن نوشته ها پیش بینی کرده بودیم که نور این ابرنواختر باز هم پدیدار خواهد شد، و ... واقعا شد!

سمت چپ: جایی که پیش بینی شده بود ابرنواختر "رخ خواهد داد" با دایره نمایانده شده. سمت راست: نقطه ی روشنی که در چارچوب پایینی پدیدار شده همه چیز را می گوید. این تصویر در اندازه ی کمی بزرگ تر

تلسکوپ فضایی ناسا/اِسای هابل تصویر نخستین انفجار ابرنواختری پیش بینی شده را ثبت کرد. پدیدار شدن ابرنواختر رفسدال از روی مدل های گوناگونِ خوشه ی کهکشانی‌ای که گرانش سهمگینش نور ابرنواختر را خم کرده پیش بینی شده بود. [خواندید: * فرصت بی‌مانند اخترشناسان برای پیش بینی یک ابرنواختر]

بسیاری از ستارگان زندگیشان با یک انفجار به نام ابرنواختر به پایان می رسد، ولی تنها شمار بسیار کمی از آن ها انفجارشان دیده شده. دیدن پیروزمندانه ی این ستارگان درست در زمان انفجار، چیزیست که بستگی محض به شانس داشت- البته تاکنون. در ۱۱ دسامبر ۲۰۱۵ اخترشناسان نه تنها یک ابرنواختر را به هنگام انفجار به تصویر کشیدند، بلکه آن را در زمان و جایی که پیش بینی کرده بودند هم دیدند.

این ابرنواختر با نام رفسدال [۱] در خوشه ی کهکشانی MACS J1149.5+2223 یافته شده. نور این خوشه پنج میلیارد سال در راهست تا به چشم ما برسد (فاصله ی پنج میلیارد سال نوری) ولی خود این ابرنواختر بسیار پیش از این زمان رخ داده بوده، حدود ۱۰ میلیارد سال پیش (فاصله ی ۱۰ میلیارد سال نوری) [۲].

داستان رفسدال در نوامبر ۲۰۱۴ آغاز شد، زمانی که دانشمندان چهار تصویر جداگانه از یک ابرنواختر را در یک آرایش کمیاب که به نام صلیب انیشتین شناخته می شود، پیرامون یکی از کهکشان های خوشه ی MACS J1149.5+2223 مشاهده کردند [۳]. این خطای دید کیهانی به این دلیل رخ داده بود که جرم یک کهکشان در آن خوشه ، نور انفجار ابرنواختر را خم کرده و بزرگنمایی کرده بود، پدیده ای که به نام همگرایی گرانشی [۴] شناخته می شود. [اینجا دیدید: * شبدر چهاربرگ کیهانی]

دایره ی بالایی جایی را نشان می دهد که ابرنواختر رفسدال در سال ۱۹۹۸ پدیدار شده بود. دایره ی پایینی کهکشانی را نشان می دهد که با گرانش خود، چهار تصویر از این ابرنواختر پدید آورده، چیزی که در سال ۲۰۱۴ یافته شد. دایره ی میانی هم جایگاه تازه ترین تصویر پدیدار شده ی ابرنواختر را در سال ۲۰۱۵ نشان می دهد. این تصویر در دو اندازه ی: بزرگ تر- بسیار بزرگ تر (۶.۵ مگ)

استیو رادنی، یکی از نویسندگان این پژوهش از دانشگاه کارولینای جنوبی می گوید: «ما به هنگام بررسی این ابرنواختر دریافتیم که کهکشان میزبان ابرنواختر از پیش به عنوان کهکشانی که نورش توسط این خوشه همگرایی و خم شده است شناخته شده بود. اثر همگرایی گرانشیِ خوشه ی بین راه دستکم سه تصویر جداگانه از این کهکشان پدید آورده.»

این تصویرهای چندگانه ی کهکشان دوردست فرصتی کمیاب برای دانشمندان فراهم آورد. از آن جایی که ماده ی درون خوشه -چه ماده ی معمولی و چه ماده ی تاریک- به طور نابرابر و ناهموار پخش شده، نور هر یک از این تصویرهای جداگانه مسیری متفاوت از تصویرهای دیگر، با درازای متفاوت از آن ها می پیماید تا به چشم ما برسد. بنابراین تصویرهای کهکشان میزبانِ ابرنواختر در زمان های گوناگون پدیدار شده اند.

اخترشناسان با بهره از از کهکشان های همگراییده ی دیگر در خوشه و آمیختن آن ها با رویداد کشف صلیب انیشتین در سال ۲۰۱۴، توانستند پیش بینی های دقیقی برای پدیدار شدن دوباره ی این ابرنواختر انجام دهند. برآوردهای آن ها همچنین نشان داد که این ابرنواختر یک بار نیز در گذشته در تصویر سوم کهکشان میزبانش در سال ۱۹۹۸ پدیدار شده بوده- رویدادی که هیچ تلسکوپی آن را ندید. دانشمندان برای انجام این پیش بینی ها ناچار شدند برخی از پیچیده ترین ترفندهای مدل سازی را به کار ببرند.

توماسو تروی، نویسنده ی اصلی پژوهشنامه ی همسنجی مدل ها از دانشگاه لوس آنجلس کالیفرنیا می گوید: «ما برای محاسبه ی زمان و جای پدیدار شدن ابرنواختر در آینده، از هفت مدل گوناگونِ خوشه بهره گرفتیم. این یک تلاش بسیار بزرگ از سوی جامعه ی علمی برای گردآوری داده های موردنیاز هابل، VLT-MUSE، و کک، و برای درست کردن مدل های همگرایی بود. و نکته ی چشمگیر این که هر هفت مدل ما چارچوب زمانی تقریبا یکسانی را برای پدیدار شدن دوباره ی تصویر ابرنواختر پیش بینی می کردند.»

چگونگی همگراییده شدن نور ابرنواختر رفسدال توسط خوشه ی کهکشانی  MACS J1149.5+2223 که میان ما و آنست. هر یک از این مسیرها درازای متفاوتی دارند و در نتیجه زمان های متفاوتی هم برای پیودنشان توسط نور نیاز است. این تصویر در اندازه ی بزرگ تر

هابل از پایان اکتبر ۲۰۱۵ تاکنون به طور دوره ای MACS J1149.5+2223 را رصد کرده، به این امید که پدیدار شدن دوباره ی این انفجار دوردست را ببیند و درستی مدل های دانشمندان را ثابت کند. سرانجام در ۱۱ دسامبر رفسدال دوباره خود را نشان داد، یک رونمایی پیش بینی شده ولی باز هم بسیار فریبنده و هیجان انگیز.

پاتریک کلی، نویسنده ی اصلی پژوهشنامه های کشف و بازپدیدار شدن، و نویسنده ی همکار پژوهشنامه ی همسنجی مدل ها از دانشگاه برکلی کالیفرنیا در یادداشتی می نویسد: «هابل شیوه های علمی پیشرفته و نوین را در بهترین شکلش به نمایش گذاشته. آزمودن پیش بینی ها به روش دیداری، ابزارهایی نیرومند برای شناخت بهترِ ما از جهان هستی فراهم می کنند.»

مشاهده ی بازپدیدار شدن ابرنواختر رفسدال یک شانس بیمانند به اخترشناسان می دهد تا مدل های خودشان درباره ی شیوه ی پراکندگی ماده -به ویژه ماده ی رازگونه ی تاریک- در این خوشه ی کهکشانی را به آزمایش بگذارند. اخترشناسان اکنون مشتاقند تا ببینند برنامه ی Frontier Fields هابل چه شگفتی های دیگری برای آن ها رو خواهد کرد.

در ویدیوی زیر، پدیدار شدن چندباره ی ابرنواختر رفسدال به ترتیب نمایش داده شده. برای دریافت ویدیو در اندازه ها و نگارش های گوناگون به این پیوند بروید: 

----------------------------------------

یادداشت ها:

۱] این ابرنواختر به افتخار ژور رفسدال، اخترفیزیکدان نروژی که نخستین بار در سال ۱۹۶۴ به کارگیری تصاویر یک ابرنواختر همگراییده که نورش با تفاوت های زمانی دریافت می شود را برای بررسی گسترش کیهان پیشنهاد داد، به نام ابرنواختر رفسدال (Refsdal) نامیده شده.

۲] از رصدخانه ی دبلیو.ام. کک در موناکی هاوایی برای اندازه گیری سرخگرایی کهکشان میزبان این ابرنواختر (z = ۱.۴۹۱) که نماینده ی فاصله ی آنست کمک گرفته شد.

۳] هابل MACS J1149.5+2223 را در پیمایش GLASS و برنامه ی Frontier Fields مشاهده کرد. هر دوی این پیمایش ها از ویژگی های همگرایی خوشه های کهکشانی برای بررسی ماده ی تاریک درون آن ها و برخی از دورترین کهکشان های فراتر از آن ها بهره می برند.

۴] عدسی گرانشی نور اجرام دورتر و کم نورتر را بزرگنمایی کرده و به هایل اجازه می دهد کهکشان هایی را ببیند که بدون چنین پدیده ای توان دیدنشان را نداشت. این پدیده نخستین بار توسط آلبرت انیشتین پیش بینی شده و اکنون در برنامه ی Frontier Fields برای یافتن برخی از دورترین کهکشان های کیهان به کار می رود.

واژه نامه:

NASA - ESA - Hubble Space Telescope - supernova - Refsdal supernova - galaxy cluster - MACS J1149.5+2223 - Einstein Cross - optical illusion - gravitational lensing - Steve Rodney - VLT-MUSE - Keck - lens - Tommaso Treu - star - Patrick Kelly - Hubble Frontier Fields - Sjur Refsdal - redshift - Grism Lens Amplified Survey from Space - GLASS - Albert Einstein

منبع: spacetelescope

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان