نخستین نمونه دیده شده از پدیده همگرایی گرانشی برای یک شمع استاندارد کیهانی

نگاهی دقیق به ابرنواختر آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو. چارچوب‌های میانی و سمت راست بالا توسط تلسکوپ هابل گرفته شده‌اند. چارچوب میانی خود کهکشان همگراینده را نشان می‌دهد. تصویر بزرگ- بزرگ‌تر
یک گروه بین المللی از اخترشناسان به رهبری دانشمندان دانشگاه استکهلم سوئد با بهره از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، ابرنواختری از گونه‌ی Ia را یافته‌اند که در اثر پدیده‌ی همگرایی گرانشی، نورش بزرگنمایی شده و در چند نقطه دیده می‌شود. این نخستین مورد دیده شدن چنین پدیده‌ای برای ابرنواختری از این گونه است. چهار عکسِ این ستاره‌ی منفجر شده برای سنجش گسترش (انبساط) کیهان به دانشمندان کمک خواهد کرد. این کار می‌تواند بدون هیچ فرض نظری درباره‌ی مدل کیهان‌شناختی انجام شده و سرنخ‌های بیشتری درباره‌ی سرعت واقعی گسترش کیهان فراهم آورد. یافته‌های این پژوهش در نشریه‌ی ساینس منتشر شده.

این ابرنواختر که ۴.۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد [۱]، آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو (iPTF16geu) نامیده شده [۲]. نور این ابرنواختر ویژه در اثر همگرایی گرانشی خمیده و بزرگ‌نمایی شده به گونه‌ای که چهار تصویر جداگانه از آن در آسمان پدیدار شده است [۳]. این چهار تصویر با هم دایره‌ای به شعاع تنها ۳۰۰۰ سال نوری به گرد کهکشان پیش‌زمینه که نقش عدسی گرانشی را داشته ساخته‌اند. بدین ترتیب، این یکی از کوچک‌ترین عدسی‌های گرانشی فراکهکشانیست که تاکنون یافته شده. نمای آن مانند ابرنواختر رفسدال است که اخترشناسان در سال ۲۰۱۵ یافته بودند. ولی رفسدال یک ابرنواختر رُمبش هسته‌ای بود. [خبرش را خوانده بودید: * ابرنواختری که پیش بینی شده بود پدیدار شد!]

ابرنواخترهای گونه‌ی Ia همیشه درخشش ذاتی یکسانی دارند، از همین رو اخترشناسان با اندازه‌گیری میزان درخشش دیداری آنها می‌توانند فاصله‌شان از زمین را اندازه بگیرند. به همین دلیل این ابرنواخترها را شمع‌های استاندارد نامیده و دهه‌هاست که از آنها برای سنجش فاصله‌های کیهانی بهره می‌گیرند. این ابرنواخترها همچنین به کشف شتاب‌دار بودن گسترش کیهان، و در نتیجه، پی بردن به وجود انرژی تاریک کمک کرده‌اند. اکنون ابرنواختر آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا وارد قلمروی تازه‌ای شده و نظریه‌هایی درباره‌ی خمِش فضازمان در مقیاس‌های فراکهکشانیِ کوچک‌تر از پیش را بیازمایند.

آریل گوبار، استاد مرکز اسکار کلین در دانشگاه استکهلم و نویسنده‌ی اصلی این پژوهش می‌گوید: «دیده شدن چندین تصویر از یک ابرنواختر شمع استاندارد که به شدت همگراییده شده برای نخستین بار، یک پیروزی بزرگ است. ما می‌توانیم توانایی "گرانش" در کانونی کردن نور را با دقتی بیش از گذشته بسنجیم، و مقیاس‌های فیزیکی‌ای که شاید تاکنون دور از دسترسمان بوده‌اند را بکاویم.»
نور ابرنواختر آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو  که نورش در اثر همگرایی توسط کهکشان پیش‌زمینه، از چهار مسیر به چشم ما رسیده و چهار تصویر از آن پدید آورده

اهمیت کلیدی این ابرنواختر گروه دانشمندان را واداشت تا کمتر از دو ماه پس از کشف، رصدهای بیشتری روی آن انجام دهند. در این پژوهش، شماری از تلسکوپ‌های پیشرُوی جهان از جمله تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ کک در موناکی هاوایی، و تلسکوپ بسیار بزرگ اِسو در شیلی به کار گرفته شدند. این دانشمندان با بهره از داده‌های گرد آمده، توان بزرگنمایی این عدسی را ۵۲ برآورد کردند، یعنی درخشش ابرنواختر را ۵۲ برابر کرده. به دلیل سرشت شمع استاندارد آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو، برای نخستین بار می‌شد این اندازه‌گیری را بدون هیچ پیش‌فرضی درباره‌ی نوع عدسی یا پارامترهای کیهان‌شناختی انجام داد.

اکنون دانشمندان در تلاشند زمان دقیق رسیدن نور این ابرنواختر به زمین را برای هر یک از چهار تصویر اندازه بگیرند. تفاوت این زمان‌ها می‌تواند در اندازه‌گیری ثابت هابل -نرخ گسترش کیهان- با دقتی بالا به کار رود [۴]. این به ویژه با در نظر گرفتن اختلاف‌های تازه دیده شده میان سنجش‌های این ثابت در کیهان نزدیک و کیهان آغازین یک اندازه‌گیری کلیدی است.

همانقدر که ابرنواخترهای همگراییده برای کیهان‌شناسی اهمیت دارند، یافتنشان هم بی‌اندازه دشوار است. یافتن آنها نه تنها نیازمند یک همترازی ویژه و دقیق میان اجرام در آسمانست، بلکه خودشان هم مدت کوتاهی دیدارپذیر می‌مانند. به گفته‌ی یکی دیگر از نویسندگان پژوهش دانشگاه استکهلم: «یافتن آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو به راستی مانند یافتن گونه‌ای سوزن در انبار کاه بود. این کشف ما را کمی بیشتر با کیهان آشنا کرد، ولی انبوهی از پرسش‌های علمی تازه را هم به دنبال آورد.»

پژوهش بیشتر روی چنین ابرنواخترهای همگراییده‌ای به ما در کامل کردن شناختمان از سرعت گسترش کیهان کمک خواهد کرد. با راه‌اندازی تلسکوپ‌های پیمایشی تازه در آینده‌ی نزدیک، شانس یافتن این گونه پدیده‌ها هم افزایش خواهد یافت.

در ویدیوی پویانمایی زیر نشان داده شده که چگونه نور ابرنواختر آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو در اثر پدیده‌ی همگرایی گرانشی که توسط کهکشانی در پیش‌زمینه رخ داده، در چهار نقطه، و ۵۲ بار درخشان‌تر از شرایط معمول به زمین رسیده. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد، می‌توانید آن را در کانال تلگرام یک ستاره ر هفت آسمان ببینید:
---------------------------------------------
یادداشت‌ها:
۱] این فاصله هم‌ارز سرخگرایی ۰.۴ است. کهکشان همگراینده (کهکشان SDSS J210415.89-062024.7) که به ما نزدیک‌ترست، دارای سرخگرایی ۰.۲ است.

۲] آی‌پی‌تی‌اف۱۶جی‌ئی‌یو نخستین بار در پیمایش کارخانه ی میانجی چشمه‌های گذرای پالومار (iPTF) که در رصدخانه ی پالومار انجام می‌شود دیده شد. iPTF یک پیمایش تمام-خودکار گسترده‌میدان است که کاوش‌های سامان‌مندی روی نورهای گذرای سرتاسر آسمان انجام می‌دهد.

۳] همگرایی گرانشی پدیده‌ایست که نخستین بار در ۱۹۱۲ توسط آلبرت اینشتین پیش‌بینی شده بود، و زمانی رخ می‌دهد که یک جرم سنگین میان بیننده و یک چشمه‌ی نور دوردست باشد، و نوری که از آن چشمه می‌آید را خمانده و بزرگنمایی کند. این به اخترشناسان امکان می‌دهد تا اجرام دوردستی که بدون بزرگنمایی به سختی دیده می‌شوند را دیده و بررسی کنند.

۴] چهار نوری که از این ابرنواختر به چشم ما رسیده مسیری یکسان را نپیموده‌اند. از همین رو زمان رسیدن آنها هم اندکی با هم اختلاف دارد. بیشترین تاخیر زمانی میان چهار تصویر حدود ۳۵ ساعت برآورد شده.

--------------------------------------------
به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
NASA - ESA - Hubble Space Telescope - type Ia - supernova - star - Science - Stockholm University - Sweden, - iPTF16geu - Earth - gravitational lensing - galaxy - Refsdal - core-collapse - standard candle - dark energy - spacetime - Ariel Goobar - Oskar Klein Centre - Keck telescope - Mauna Kea - Hawaii - ESO - Very Large Telescope - Chile - Hubble constant - haystack - Rahman Amanullah - iPTF - intermediate Palomar Transient Factor - Palomar Observatory - redshift - Albert Einstein

منبع: spacetelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه