Астрономами обнаружены первые сверхновые типа Ia, которые подвержены гравитационному линзированию.

Две команды астрономов с помощью космического телескопа NASA/ESA «Хаббл» обнаружили три отдалённых взорвавшихся звезды, увеличенных огромной гравитацией галактических скоплений, находящихся на переднем плане, которые действуют как «космические линзы». Эти сверхновые являются первыми из своего типа, которые увеличиваются таким образом, что позволяет астрономам более детализировано изучить эти массивные линзы.

Массивные скопления галактик выступают в качестве «гравитационных линз» из-за того, что их мощная гравитация преломляет свет, проходящий через них. В результате такого линзирования далёкие объекты, расположенные позади кластеров галактик, кажутся более крупными и яркими, при том, что даже в самый крупный телескопа их едва ли можно увидеть.

Новое открытие — это первый шаг к составлению самого точного «рецепта» — карты — среди когда-либо создаваемых для такой линзы. То, насколько астрономический объект может быть увеличен посредством гравитационной линзы, зависит от количества вещества в скоплении галактик, в том числе и от изобилия темной материи. Астрономы разрабатывают карты для оценки местоположения и количества темной материи, скрывающейся в галактическом кластере. Эти карты являются своего рода «рецептами» галактических скоплений, благодаря которым можно прогнозировать, насколько далёкие объекты, расположенные за ними, могут быть увеличены в случае прохождения света от них через линзу. Но как астрономам узнать, что «рецепт» правильный?

Две независимые команды астрономов, принимающих участие в проекте Supernova Cosmology Project and the Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH), нашли новый способ проверки достоверности «рецепта» гравитационной линзы. Ими было проанализировано три сверхновых звезды, получивших название Tiberius, Didius и Caracalla, каждая из которых «линзировалась» различными массивными скоплениями галактик — Abell 383, RXJ1532.9+3021 и MACS J1720.2+3536 соответственно. К счастью, как минимум две из сверхновых оказались представителями особого типа «взрывающихся» звёзд, которые могут использоваться в качестве стандартных свечей.

По словам Saurabh Jha из Rutgers University(США), который входил в состав команды CLASH, впервые удалось идентифицировать сверхновые типа Ia, которые могут использоваться в качестве оптиметрической таблицы для каждого кластера линзирования. Ввиду того, что учёным не составляет труда определить яркость сверхновых типа Ia, они могут измерить уровень увеличения линзы, что невозможно с иными фоновыми источниками света.

Команда измерила яркость линзируемых сверхновых и сравнила их с характерной яркостью взорвавшимся звезд этого типа сверхновых, дабы установить насколько гравитационная линза увеличивает этот параметр. Из всех сверхновых особенно выделилась одна, яркость которой галактическое скопление увеличило почти в 2 раза.

Исследуемые сверхновые были идентифицированы в обзоре CLASH, проводимого посредством «Хаббл», цель которого заключалась в исследовании распределения темной материи в 25 скоплениях галактик. В 2012 году были найдены 2 из трёх анализируемых сверхновых, ещё одна — за год до этого.

Для проведения анализа, обе команды использовали наблюдения «Хаббл» параллельно с наблюдениями прочих наземные и космических телескопов, дабы оценить расстояние до этих звезд. Полученные результаты позволяли удостовериться в том, что сверхновые относятся к типу Ia.

Каждая команда сравнила свои результаты с независимыми теоретическими моделями содержания темной материи в скоплениях. Каждая из команд пришла к выводу, что их прогнозы полностью соответствуют моделям.

Модели скоплений галактик проекта Supernova Cosmology Project были созданы членами команды, возглавляемой Johan Richard из University of Lyon (Франция) и команды под руководством Jean-Paul Kneib из Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (Швейцария). По словам Kneib, чем больше данных указывает на достоверность сложных моделей галактических кластеров, тем чаще исследователи смогут полагаться на них и использовать их для исследования ранней Вселенной.