Międzynarodowy zespół astronomów przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Hubble’a uchwycił cztery obrazy odległej supernowej. Utworzone poprzez soczewkowanie grawitacyjne światła przemierzającego przez galaktyki, tworzą wzór Krzyża Einsteina. Naukowcy twierdzą, że poza umożliwieniem bliższego przyjrzenia się dynamice odległych supernowych, to odkrycie przyczyni się do lepszego zrozumienia rozkładu ciemnej materii w galaktykach, a co za tym idzie, pozwoli przetestować ogólną teorię względności Einsteina oraz zmierzyć szybkość kosmicznej ekspansji Wszechświata.

Soczewkowanie grawitacyjne to efekt pojaśnienia i zwielokrotnienia obrazu odległego ciała wywołany przez masywny obiekt znajdujący się na pierwszym planie. Soczewką grawitacyjną może być np. czarna dziura lub cała gromada galaktyk. Obraz bardziej odległych obiektów tła jest zniekształcony, rozjaśniony i powiększony, gdy światło przechodzi przez zaburzony grawitacyjnie region. Efekt ten został przewidziany przez ogólną teorię względności Einsteina, a pierwsza taka soczewka została odkryta w 1979 roku. Czasami, kiedy odległe źródło światła, źródło silnego pola grawitacyjnego oraz obserwator ustawią się dokładnie w jednej linii, możemy zobaczyć pierścień Einsteina. Jednak jeśli po drodze zaistnieją jakiekolwiek rozbieżności, możemy obserwować częściowe łuki lub plamy. W zależności od względnych położeń ciał, możemy zauważyć cztery takie plamy, które tworzą Krzyż Einsteina. Efekt soczewkowania służy astronomom jako “naturalny teleskop”, dzięki któremu mogą określić masę soczewkującej galaktyki i zawartość czarnej materii na podstawie ilości zaobserwowanych zniekształceń.

“To wspaniałe odkrycie” – mówi Alex Filippenko z University of California w Berkeley, tłumacząc, że poszukiwania takiej supernowej trwały ponad 50 lat. Aby efekt soczewki grawitacyjnej był widoczny z Ziemi musi zostać spełnionych wiele warunków. Ponadto czas życia supernowej jest stosunkowo krótki, dlatego nikt wcześniej nie widział umierającej gwiazdy w czterech punktach jednocześnie.

NASA/ESA

Obrazy supernowej pojawiające się na przestrzeni czasu.

Jeszcze bardziej interesujące jest to, że dzięki zrozumieniu specyfiki soczewkowania grawitacyjnego, zespół już wie, że piąty obraz pojawi się w następnej dekadzie. To da astronomom “powtórkę” supernowej, ponieważ światło może przybierać różne ścieżki wokół i przez soczewkę grawitacyjną, a zatem może dojść do Ziemi w różnych momentach. Im dłuższa jest droga lub im silniejsze jest pole grawitacyjne, przez które przesuwa się światło, tym większy czas opóźnienia.

Zespół wykorzystał model komputerowy, aby przewidzieć, którymi szlakami może się poruszać światło, co również sugeruje, że przegapiliśmy obrazy eksplodujących gwiazd 10 i 50 lat temu. Zespół nazwał odległą supernową SN Refsdal. Znajduje się ona około 9,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi, na skraju obserwowalnego Wszechświata, podczas gdy soczewkująca galaktyka położona jest około 5 miliardów lat świetlnych od Ziemi.