ابرنواختری از 10 میلیارد سال پیش می‌تواند کیهان‌شناسی را نجات دهد

یک ابرنواختر دوردست که نور آن توسط اثر گرانش بزرگ و سه برابر شده است، ممکن است کلیدی برای کشف سرعت انبساط کیهان باشد.

لکه‌ی منحرف شده از نور که در داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف شد، SN H0pe نامیده می‌شود. SN H0pe از کهکشانی می‌آید که نور آن برای رسیدن به ما بیش از ۱۰ میلیارد سال سفر کرده است.

این دومین ابرنواختر دوردستی است که تاکنون مشاهده شده‌ است و از نوع رده‌ی یکم‌ای (Ia) است. از روشنایی ابرنواخترهای نوع Ia برای اندازه‌‌گیری سرعت انبساط کیهان استفاده می‌شود.

این موضوع به تنهایی دلیل هیجان‌انگیز بودن H0pe نیست. نحوه سه برابر شدن نور آن توسط گرانش، باعث تاخیر زمانی بین تصاویر ابرنواختر شده‌ است که می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا یکی از بزرگ‌ترین رازهای کیهان‌شناسی را حل کنند: سرعت انبساط کیهان، سرعتی به‌نام ثابت هابل یا H0.

تعیین ثابت هابل یک مشکل بزرگ در کیهان‌شناسی است. ما می‌دانیم که جهان با سرعتی شتابان درحال انبساط است. اما دانشمندان قادر به تعیین میزان این نرخ، فراتر از یک محدوده خاص، نبوده‌اند.

اندازه‌گیری ثابت هابل

دو روش اصلی (خط‌کش کیهانی و شمع‌های استاندارد) برای محاسبه ثابت هابل، نتایج متفاوتی به ما می‌دهند.

شمع‌های استاندارد، اجرامی با روشنایی ذاتی شناخته‎شده هستند. اگر می‌دانید که یک چیز ذاتاً چقدر روشن است، می‌توانید محاسبه کنید که چقدر دور است.

اما مشکل این است که فراتر از یک مسافت خاص، دیدن اجرام کوچک مانند ستارگان منفرد و حتی ابرنواخترها بسیار دشوار است. این امر شمع‌های استاندارد را به ابزار ضعیفی برای اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهان تبدیل می‌کند.

اما یک استثنا برای این قانون کلی وجود دارد: عدسی گرانشی.

عدسی گرانشی توسط توده‌ای به اندازه کافی سنگین ایجاد می‌شود که انحنای قابل توجهی در فضا-زمان ایجاد می‌کند. اثر گرانش بر روی نور، تصاویر مجازی عدسی‌های گرانشی را ایجاد می‌کند.

هر نوری که از آن نقطه فضا-زمان که دارای انحنا است عبور کند، باید در امتداد یک مسیر منحنی حرکت کند. این مسیر می‌تواند اثرات جالبی را برای هر ناظری در طرف دیگر ایجاد کند. این اثرات شامل بزرگ‌نمایی، اعوجاج و تکثیر منبع نور است.

این ابرنواختر چگونه پیدا شد؟

تلسکوپ جیمز وب مشاهدات عمیقی از کیهان انجام داده است و بسیاری از اجرام جالب با عدسی گرانشی را در این فرآیند پیدا کرده‌ است.

اطلاعات به‌دست‌آمده در طی جلسات رصد چندگانه، کهکشانی به نام Arc 2 را نشان می‌داد که نور آن توسط یک خوشه کهکشانی عظیم در پیش‌زمینه عدسی دیده‌ می‌شد. این مشاهدات سه نقطه نور را نشان داد که دانشمندان با تجزیه و تحلیل دریافتند آن نور یک ابرنواختر نوع Ia است.

اکنون دانشمندان دهه‌هاست که درباره امکان استفاده از نور با عدسی گرانشی به عنوان وسیله‌ای برای اندازه‌گیری ثابت هابل صحبت می‌کنند. زیرا این تصاویر می‌توانند نور منبع را همانطور که در زمان‌های مختلف ظاهر شده‌ نشان دهند.

اگر نور از یک شمع استاندارد، مانند یک ابرنواختر نوع Ia باشد، محاسبه آن از نور یک کهکشان آسان‌تر است.

اما ما هنوز آن محاسبات را نداریم! این مقاله تنها اولین مورد از چیزهای زیاد آینده است.

مقالات آینده به تفصیل طیف‌سنجی را بررسی خواهند کرد که شناسایی H0pe به‌عنوان یک ابرنواختر نوع Ia، اندازه‌گیری‌های فتومتریک، مدل‌های عدسی، و تحلیل‌های دیگر را تایید خواهد کرد.

بسیار هیجان‌انگیز خواهد بود که بفهمیم این لکه نور چیست و چگونه در زمینه گسترده‌تر اندازه‌گیری‌های ثابت هابل قرار می‌گیرد.