Сверхновая типа 1а, SN H0pe, впервые была обнаружена на фотографиях, сделанных космическим телескопом James Webb (JWST) NASA в марте 2023 года. На этих изображениях взрывающаяся звезда видна как дуга оранжевого света с тремя яркими точками, окружающими часть кластера галактик PLCK G165.7+67.0 (G165), который находится примерно в 4,5 миллиарда световых лет от Земли.

Дуга света на изображении — результат гравитационного линзирования, эффекта, возникающего, когда свет от далёкого объекта, такого как сверхновая, проходит через пространство-время, искаженное гравитацией массивного объекта на переднем плане, например, большой галактикой, которая находится прямо между далёким объектом и наблюдателем. Этот эффект также увеличивает отдалённый объект, делая его более доступным для исследований.

 Гравитационно-линзированная сверхновая и окружающее её скопления галактик. Источник: NASA/James Webb Space Telescope/Frye et al.

Три яркие точки на дуге вокруг G165 кажутся тремя отдельными источниками света, которые линзируются галактикой на переднем плане. Но на самом деле сверхновая, находящаяся на расстоянии около 16 миллиардов световых лет от нас, была скопирована этим линзирующим эффектом дважды.

Астрофизик и научный коммуникатор Итан Сигел (который не участвовал в исследовании) прокомментировал, что SN H0pe может помочь решить проблему  напряжённости Хаббла (Hubble tension).

Проблема напряженности Хаббла основана на расхождении между двумя основными способами определения скорости расширения Вселенной, известной как постоянная Хаббла. Первый метод, который включает измерение расширения на данных о космическом микроволновом фоне (CMB) — остаточного излучения от Большого взрыва, впервые обнаруженного в 1964 году, даёт одно значение для постоянной Хаббла. Но второй метод, который включает измерение удалённости таких объектов, как галактики и сверхновые, всегда даёт немного более высокое значение.

Эта проблема сбивает с толку учёных уже длительное время, потому что на сегодняшний день нет ясной причины, почему эти методы дают разный результат. Эта проблема даже заставила некоторых исследователей объявить о кризисе в космологии.

Схема, показывающая, как работает гравитационное линзирование. В этом примере свет галактики проходит через искривлённое пространство-время, окружающее скопление галактик. Источник: NASA, ESA & L. Calçada

SN H0pe может помочь решить проблему напряжённости Хаббла, потому что это сверхновая типа 1а, на которую астрономы ссылаются как на «стандартную свечу» — надёжную опорную точку, с помощью которой можно измерить расширение Вселенной. Эти яркие источники имеют примерно одинаковую начальную яркость и постепенно тускнеют со временем с одинаковой скоростью. Сравнивая эти стандартные свечи, находящиеся на разных расстояниях от Земли, учёные могут определить, с какой скоростью они движутся и затем вычислить скорость расширения Вселенной.

SN H0pe — особенная стандартная свеча, потому что это вторая по отдалённости сверхновая типа 1а, обнаруженная астрономами. Сильное гравитационное линзирование и дублирование на новых изображениях также даёт учёным больше информации, чем обычно.

Идея использования дублирующихся сверхновых для решения проблемы напряжённости Хаббла не нова. В мае 2023 года учёные создали работу, в которой использовали данные о сверхновой Рефсдала (SN Refsdal) — первой обнаруженной сверхновой, подверженной гравитационному линзированию, возникавшей четыре раза при линзировании. На основе данных о сверхновой Рефсдала учёные пытались рассчитать новое значение постоянной Хаббла. Хотя оно всё ещё отличается от значения, рассчитанного на основе CMB, разница между ними сократилась, что указывает на возможность сопоставления этих методов в будущем.

Подробнее на iXBT