Astronomi su uz pomoć napredne tehnologije svemirskog teleskopa James Webb zabilježili zadivljujuću sliku daleke supernove u galaksiji koja izgleda kao da je rastegnuta, piše Space. Ovaj nevjerojatni prizor rezultat je efekta poznatog kao gravitacijsko lećanje, gdje masivni objekti poput galaksija savijaju putanju svjetlosti, stvarajući efekt istezanja ili multipliciranja slike udaljenih objekata.

Međutim zlatni trag koji skriva ovu supernovu s gravitacijskim lećama, a dobila je nadimak supernova Hope, nije samo nevjerojatan zbog svoje estetske vrijednosti. Supernova Hope, koja je eksplodirala kada je svemir - star 13,8 milijardi godina - imao tek oko 3,5 milijardi godina - pruža ključne informacije o velikom problemu u kozmologiji, poznatom kao Hubbleova napetost.

Hubbleova napetost odnosi se na neslaganje među znanstvenicima oko točne stope širenja svemira, a određuje ju Hubbleova konstanta. Problem leži u tome što se ta stopa može izmjeriti na dva glavna načina:

• mjerenje stope širenja u lokalnom (nedavnom) svemiru i zatim povratak unatrag kroz vrijeme do ranih faza svemira
• izračunavanje stope širenja počevši od ranog svemira pa do današnjih vrijednosti.

Hubbleova konstanta

Problem nastaje jer obje metode daju različite vrijednosti za Hubbleovu konstantu. To neslaganje otežava potpuno razumijevanje dinamike širenja svemira, što je jedno od ključnih pitanja moderne kozmologije. Upravo tu veliku ulogu igra svemirski teleskop James Webb (JWST).

Gravitacijski lećene supernove iz ranog svemira, koje JWST trenutno promatra, mogle bi ponuditi treći način mjerenja Hubbleove konstante, potencijalno pomažući u rješavanju ovog dugotrajnog problema. Ovaj novi način mogao bi poslužiti kao most između metoda temeljenih na promatranjima ranog svemira i metoda temeljenima na lokalnim mjerenjima.

'Supernova je nazvana Hope jer astronomima daje nadu da će bolje razumjeti promjenjivu stopu širenja svemira', rekla je Brenda Frye, voditeljica studije i istraživačica na Sveučilištu Arizona, u službenoj NASA-inoj izjavi.

Istraživanje supernove Hope započelo je kada su Frye i njezin globalni tim znanstvenika otkrili tri neobične točke svjetlosti na slici JWST-a, a ona prikazuje dalek, gusto zbijen skup galaksija. Te točke svjetlosti nisu bile vidljive kada je Hubbleov svemirski teleskop 2015. godine promatrao isti skup, poznat kao PLCK G165.7+67.0 ili, jednostavnije, G165.

Ključna uloga u astronomiji

Hope je specifična vrsta supernove tipa Ia. Ove supernove nastaju u binarnim sustavima koji sadrže zvijezdu glavnog niza, poput Sunca, i zvijezdu koja je iscrpila svoje gorivo za nuklearnu fuziju, pretvorivši se pritom u bijelog patuljka. Kada su ove zvijezde dovoljno blizu, bijeli patuljak može gravitacijski povući materijal iz donorske zvijezde, sve dok se na površini bijelog patuljka ne skupi dovoljno materijala da pokrene termonuklearnu eksploziju. Te eksplozije vidimo kao supernove tipa Ia.

Supernove tipa Ia igraju ključnu ulogu u astronomiji jer se njihovi bljeskovi svjetlosti mogu koristiti kao standardne svijeće. Budući da ove eksplozije imaju gotovo istu inherentnu svjetlost, mogu se koristiti za precizno mjerenje udaljenosti u svemiru. To čini supernove tipa Ia važnim alatima za mjerenje kozmičkih udaljenosti, što je jedan od ključnih koraka u određivanju stope širenja svemira.

Jedan od načina za dobivanje vrijednosti Hubbleove konstante je mjerenje udaljenosti supernova tipa Ia u lokalnom svemiru i njihove brzine udaljavanja. Drugi glavni način uključuje promatranje udaljenog svemira i računanje brzine širenja svemira putem dedukcije. Međutim oba ova pristupa dolaze do različitih vrijednosti, što je stvorilo Hubbleovu napetost.

Proces zvan gravitacijsko lećanje

Efekt gravitacijskog lećanja, ključan u ovim promatranjima, fenomen je predviđen u teoriji opće relativnosti Alberta Einsteina, objavljene 1915. godine. Ova teorija sugerira da masivni objekti uzrokuju zakrivljenost prostor-vremena, a ta zakrivljenost stvara gravitacijsku silu. Što je objekt masivniji, to je veća zakrivljenost prostor-vremena i, samim time, veći gravitacijski utjecaj koji ima taj objekt. Ovaj efekt ne samo da uzrokuje orbite planeta oko zvijezda ili zvijezda oko crnih rupa, već i savijanje svjetlosti kada ona prolazi blizu masivnih objekata, stvarajući efekt poznat kao gravitacijsko lećanje.

Zbog ovog efekta svjetlost supernove Hope savijena je dok prolazi kroz skup gravitacijskih leća galaksija G165, što rezultira time da putuje različitim putanjama i stiže do teleskopa poput JWST-a u različitim trenucima. Ovaj fenomen stvara iluziju da je isti objekt viđen na više mjesta ili kao da je 'razmazan'.

'Gravitacijsko lećanje ključno je za ovaj eksperiment. Leća, koja se sastoji od skupa galaksija smještenih između supernove i nas, savija svjetlost supernove u više slika', izjavila je Frye.