Hubble ile ‘kozmik lens’ gözlemi: Süpernova patlaması ‘dörde bölündü’

Hubble Uzay Teleskobu, ‘kozmik lens’ kullanarak geçmişte hiç yapmadığı bir gözleme imza yaptı. Hubble ile süpernova arasında yer alan galaksinin ışınları bükme gücü, dev patlamanın uzay boşluğunda dört görüntüsünü oluşturdu.

İnsanlığın derin uzaydaki gözü olan Hubble, 25 yıldır devam eden görevinde en nadir görüntülerden birini yakaladı. Derin uzaydaki bir süpernova patlamasının görüntüsü, önünde yer alan galaksi kümesinin kozmik lens görevi görmesiyle dört kopya halinde belirdi. Hubble, süpernova ile arasında yer alan galaksi kümesi sayesinde ölen yıldıza ait patlamayı dörde bölümüş şekilde gözlemledi.

Yerçekimsel mercekleme veya kısaca ‘kozmik lens’ diyebileceğimiz yöntem, Albert Einstein’ın görelilik teorisini temel alıyor. Uzaydaki bütük kozmik yapılar, dev çekim güçleri sayesinde fotonları (ışın parçacıkları) büküyor ve gözlem aracı arasındaki mesafesini kısaltıyor. Böylece, bir uzay veya yer teleskobu, derin uzayda çok silik olan bir kozmik nesneyi çok daha parlak ve net gözmlemleyebiliyor.

Gökbilimciler, yerçekimsel mercekleme kullanılarak yapılan en son gözlemlerden birinde, A1689-zD1 adı verilen bir galaksi keşfetmeyi başarmıştı.

Hubble’ın gerçekleştirdiği gözlemde ise kozmik lens biraz farklı işledi. Sebebi, süpernova patlamasının ışınlarını büken yerçekimsel gücün, dev bir galaksi kümesinden kaynaklanması. Süpernovanın önünde yer alan galaksi ve üyesi olduğu galaksi kümesi, yıldız patlamasının dört görüntüsünü birden oluşturdu.

Einstein’ın öngördüğü teori, merceğin arkasına konan cisimden gelen ışınların bükülerek cismin büyümesi ve görüntüsünün sapması mantığına dayanıyor. Hubble gözleminde dikkat edilmesi gereken nokta, dev galaksi kümesinin eliptik olması. Bu durum, süpernova patlamasının eliptik galaksi etrafında çaprazlama konumlanmış şekilde dört kez belirmesini sağladı. ,

Söz konusu eliptik galaksi, Dünya’dan 5 milyar ışık yılı mesafede yer alan MACS J1149.6+2223. Arkasında kalan süpernova ise Dünya’dan 9.3 milyar ışık yılı ötede.

‘Einstein Cross’ adı verilen bu gözlem türü, ilk kez QSO 2237+0305 kuasarında gözlemlenmişti. Aktif bir galaksinin son derece parlak merkezini temsil eden kuasar, önünde bulunan galaksinin güçlü çekim kuvveti sayesinde dört kopya halinde görüntülenmişti.

10 yıl içinde yeniden belirecek

Astronomlar geçmişte birden fazla görüntü halinde birçok galaksi ve kuasar görüntülemiş olsa da, Hubble ilk kez bir süpernovanın birden fazla görüntüsünü yakaladı.

Science dergisinde yayımlanan araştırmada yer alan UC Berkeley’den Patrick Kelly, ‘galaksinin etrafında dört süpernova patlaması gördüğünce büyük şaşkınlık yaşadığını’ belirtti. Kelly, ‘Einstein Cross’ kapsamında, antik süpernovadan yayılan ışınların eliptik galaksi nedeniyle dört ayrı yol izleyerek Hubble’a ulaştığını belirtti.[quote_box_right]Einstein’ın Görelilik Kuramı, dev kozmik yapıların uzay-zamanı büktüğünü savunuyor. Dev kozmik cisimlere ilerleyen ışınlar bükülüyor ve izledikleri yol değişiyor. [/quote_box_right]

Kelly, ‘dört görüntüyü oluşturan ışınların Hubble’a ulaşma sürelerini ölçerek, süpernova patlaması ve ölen yıldız hakkında bilgi elde etmeyi umduklarını’ söyledi.

Süpernovanın önümüzdeki 10 yıl içinde tekrar belirmesi bekleniyor. Kozmik lens görevi gören eliptik galaksinin içinden ve etrafından farklı yönlerde ilerleyecek olan süpernova ışınları, patlamanın görüntüsünü yeniden oluşturacak.

Karanlık madde takibi

Gökbilimciler, yapılan nadir gözlem sayesinde görülememesine rağmen uzayın büyük kısmını oluşturan karanlık madde hakkında da bilgi elde etmeyi umuyor. Analizler, karanlık maddenin kozmik lens görevi gören galaksideki yoğunluğu ve dağılımı hakkında bilgi sunabilir.

Süpernovanın farklı yönlerden ilerleyen ışınları, aynı istasyondan kalkan ve aynı hedefe farklı güzergahlardan ilerleyen trenlere benzetilebilir. Trenlerden bir tanesi düz bir ovadan geçecekken, bir diğer dağların etrafından dolanmak zorunda kalacak ve her birinin hedefe ulaşma süresi farklı olacak. Aynı şekilde, eliptik galaksi etrafında beliren süpernova görüntülerinin ortaya çıkma süreleri farklı. Bu durumun, ışınların ilerledikleri güzergahın yanı sıra, galaksideki karanlık maddenin yoğunluğundan da kaynaklandığı düşünülüyor.

Johns Hopkins Üniversitesi’nden Steve Rodney, karanlık madde modeli kullanarak ‘uzunluğunu’ bildikleri görüntülerin ne zaman tekrar ortaya çıkabileceğini anlayabileceklerini söyledi. Rodney, ‘ilk olarak 20 yıl önce oluşan süpernova görüntüsünü kaçırdığımızı, tespit edilen dört görüntünün ise çoktandır orada yer aldığını’ söyledi. Rodney, doğru zamanlama sayesinde dört görüntünün yeniden oluşacağı zamanı hesaplayabileceklerini ve yapılacak gözlemin çok değerli bilgiler sunacağına inanıyor.

İlk aşamada yapılacak çalışma, süpernova görüntüleri arasındaki zaman aralıklarını ölçerek, eliptik galaksideki karanlık madde yoğunluğunu ve dağılımını anlamaya çalışmak olacak.

Araştırma, Frontier Field Supernova Search (FrontierSN) ve GLASS (Grism Lens-Amplified Survey from Space) ekipleri tarafından yürütülüyor.