Sprengistjarna í endursýningu

Sprengistjörnur eru ein tilkomumestu fyrirbæri alheimsins og gefa vísindamönnum einstakt tækifæri til að rannsaka alheiminn. Alþjóðlegur hópur stjörnufræðinga lét sér ekki nægja að finna slíka sprengistjörnu á dögunum heldur fann hann hana í fjórriti. Fjöldi vetrarbrauta sem urðu á leið ljóssins fjölfölduðu myndina af henni.

Þegar stjörnufræðingar fylgdust grannt með risavaxinni sporvöluvetrarbraut og vetrarbrautarþyrpingunni MACS J1149+2223 sem hún tilheyrir, sem er í meira en fimm milljarða ljósára fjarlægð frá okkur, komu þeir auga á furðulega og sjaldgæfa sjón. Gríðarlegur massi vetrarbrautarinnar og þyrpingarinnar sveigir ljósið sem berst frá mun fjarlægari sprengistjörnu fyrir aftan fyrirbærin og myndar fjórar aðskildar myndir af henni. Ljósið hefur verið magnað upp og bjagað með svonefndum þyngdarlinsuáhrifum og fyrir vikið raðast myndirnar upp í kringum sporvöluvetrarbrautina í röð sem nefnist kross Einstein.

Mynda mismunandi leiðir fyrir ljósið

Þó að stjörnufræðingar hafi oft fundið vetrarbrautir og dulstirni í fjölriti af þessu tagi hafa þeir aldrei áður séð nokkrar myndir af sprengistjörnu á þennan hátt. Ljósið frá sprengistjörnunni tók meira en níu milljarða ára að berast til okkar, að því er kemur fram í frétt á vef Hubble-geimsjónaukans.

„Sprengistjarnan virðist um tuttugu sinnum bjartari en hún er í raun,“ segir Jens Hjorth, annar höfunda greinar um rannsóknina frá Dark Cosmology Centre í Danmörku, til útskýringar.

„Þetta er vegna samanlagðra áhrifa þessar tveggja linsa sem leggjast hvor ofan á aðra. Gríðarstóra vetrarbrautarþyrpingin beinir ljósinu frá sprengistjörnunni eftir að minnsta kosti þremur ólíkum brautum og síðan þegar ein af þessum ljósbrautum liggur fyrir tilviljun einmitt í línu við sporvöluvetrarbraut innan þyrpingarinnar eiga önnur linsuáhrif sér stað.“

Hulduefnið í sporvöluvetrarbrautinni sveigir og beinir ljósinu inn á fjórar aðrar brautir en það er það sem myndar þennan sjaldgæfa Einstein-kross sem hópurinn kom auga á.

Þessar einstöku athuganir munu hjálpa stjörnufræðingum að gera mat á magni og dreifingu hulduefnis í vetrarbrautinni og vetrarbrautaþyrpingunni sem valda linsuáhrifunum nákvæmara. Það er meira af hulduefni í alheiminum en sýnilegu efni en gríðarlega erfitt er að henda reiður á því. Menn vita aðeins að það er til vegna þyngdaráhrifa sem það hefur á sýnilega alheiminn þannig að þyngdarlinsuáhrif vetrarbrautar eða vetrarbrautaþyrpingar eru stór vísbending um hversu mikið hulduefni er að finna í þeim fyrirbærum.

Eiga von á að sjá sprengistjörnuna aftur á næstu árum

Þegar myndirnar fjórar af sprengistjörnunni dofna eftir því sem sprengingin fjarar út munu stjörnufræðingar fá sjaldgæft tækifæri til þess að sjá sprenginguna í endursýningu. Myndirnar af sprengistjörnunni berast ekki til jarðar á sama tíma vegna þess að ljósið að baki hverri mynd fer mismunandi leið. Hver leið liggur í gegnum mismunandi samsetningu efnis, bæði hulduefni og sýnilegt efni. Þetta veldur því að beygjur myndast á leiðinni og eftir sumum leiðunum tekur það því ljósið lengri tíma að ferðast til okkar en eftir öðrum. Stjörnufræðingar geta notað líkön sín um hversu mikið hulduefni er að finna í þyrpingunni og hvar hún er til þess að spá fyrir um hvenær næsta mynd birtist fyrir utan að nota seinkun ljóssins sem þeir greina til þess að gera líkön sín um massann enn nákvæmari.

„Við teljum að sprengistjarnan gæti hafa komið fram á einni mynd fyrir um tuttugu árum annars staðar í þyrpingunni , og það sem er enn meira spennandi, þá má ætla að hún birtist einu sinni aftur eftir eitt til fimm ár. Þá vonumst við til að grípa hana glóðvolga,“ segir Steve Rodney frá John Hopkins-háskóla í Bandaríkjunum, yfirmaður Frontier Fields-sprengistjörnuverkefnisins.

Sprengistjarnan hefur fengið viðurnefnið Refsdal til heiðurs norska stjörnufræðingsins Sjur Refsdal sem var fyrsti maðurinn til að leggja til að menn notuðu seinkaðar myndir frá sprengistjörnum sem sæjust með hjálp þyngdarlinsa til þess að rannsaka útþenslu alheimsins árið 1964.

„Stjörnufræðingar hafa reynt að finna eina slíka allt frá þeim tíma,“ segir Tommaso Treu frá Kaliforníuháskóla í Los Angeles í Bandaríkjunum, og aðalvísindamaður GLASS-verkefnisins. „Nú er biðin langa loks á enda!“

Frétt á vef Hubble-sjónaukans um sprengistjörnuna fjórföldu

Vetrarbrautarþyrpingin MACS J1149+2223. Ljósið frá henni tók um fimm milljarða ára að berast til jarðarinnar. NASA/ESA

• Blogga um frétt