Hur ser en Supernova i en avlägsen galax ut?

För länge sedan, i en galax långt, långt borta ... exploderade en massiv stjärna. Denna katastrof skapade ett objekt som kallas en supernova (liknande det vi kallar Crab Nebula). Vid den tidpunkten denna gamla stjärna dog, började den egna galaxen, Vintergatan, precis bildas. Solen fanns inte ens ännu. Inte heller planeterna. Födelsen av vårt solsystem ännu mer än fem miljarder år i framtiden.

Lättekon och gravitationspåverkan

Ljuset från den för länge sedan explosionen spredde över rymden, med information om stjärnan och dess katastrofala död. Nu, cirka 9 miljarder år senare, har astronomer en anmärkningsvärd syn på händelsen. Det dyker upp i fyra bilder av supernova skapad av en gravitationslins skapad av en galaxkluster. Klustret i sig består av en jätte- elliptisk galax i förgrunden samlad tillsammans med andra galaxer. Alla är inbäddade i en klump av mörk materia. Galaxiernas kombinerade tyngdkraftsdrag plus tyngden av mörk materia snedvrider ljuset från mer avlägsna föremål när det passerar. Det förskjuter faktiskt riktningen på ljusets resa något, och smetar ut "bilden" vi får av dessa avlägsna föremål.

I detta fall reste ljuset från supernova med fyra olika vägar genom klustret. De resulterande bilderna vi ser här från jorden bildar ett korsformat mönster som kallas ett Einstein-kors (uppkallad efter fysiker Albert Einstein). Scenen avbildades av Hubble rymdteleskop. Ljuset från varje bild anlände till teleskopet vid en något annan tidpunkt - inom dagar eller veckor efter varandra. Detta är en tydlig indikation på att varje bild är resultatet av en annan väg som ljuset tog genom galaxklyngen och dess mörka materielskal. Astronomer studerar det ljuset för att lära sig mer om den avlägsna supernovas handling och egenskaperna hos galaxen där den fanns. 

Hur fungerar detta?

Ljuset som strömmar från supernova och de stigar det tar är analoga med flera tåg som lämnar en station på samma gång, alla reser med samma hastighet och på väg till samma slutdestination. Föreställ dig dock att varje tåg går på en annan rutt, och avståndet för var och en är inte detsamma. Vissa tåg reser över kullarna. Andra går igenom dalar, och ännu andra tar sig runt bergen. Eftersom tågen går över olika spårlängder över olika terräng, anländer de inte till sin destination på samma gång. På liknande sätt visas supernovabilderna inte samtidigt eftersom en del av ljuset försenas genom att resa runt krökar som skapas av tyngden av tätt mörk materia i det mellanliggande galaxklusteret.

Tidsförseningarna mellan ankomsten av varje bilds ljus berättar astronomer något om arrangemanget av den mörka materien runt galaxerna i klustret. Så på ett sätt fungerar ljuset från supernova som ett ljus i mörkret. Det hjälper astronomer att kartlägga mängden och fördelningen av mörk materia i galaxklyngen. Klustret självt ligger cirka 5 miljarder ljusår från oss, och supernova är ytterligare 4 miljarder ljusår bortom det. Genom att studera förseningarna mellan de olika bilderna når jorden, kan astronomer hämta ledtrådar om vilken typ av snedsträckt terräng supernovas ljus var tvungen att resa igenom. Är det klumpigt? Hur klumpig? Hur mycket är det? 

Svaren på dessa frågor är inte riktigt färdiga än. Framför allt kan supernovabildernas utseende ändras under de närmaste åren. Det beror på att ljus från supernova fortsätter att strömma genom klustret och möta andra delar av det mörka materialmoln som omger galaxerna.  

Utöver Hubble rymdteleskop observationer av denna unika linsade supernova, astronomer använde också W.M. Keck teleskopet på Hawai'i för att göra ytterligare observationer och mätningar av supernovas värdgalaxavstånd. Denna information kommer att ge ytterligare ledtrådar om förhållandena i galaxen som den fanns i det tidiga universum.