Сверхновые типа Ia, рождающиеся из белых карликов, вспыхивают, набирая определённую критическую массу, превосходящую так называемый предел Чандрасекара, после которого в них начинаются термоядерные реакции. Поскольку величина предела Чандрасекара обусловлена физикой, она очень близка у таких сверхновых в любом уголке Вселенной. А потому их годами использовали для определения дистанций до того или иного района универсума: если видимую яркость соотнести с известным нам количеством выделяемой при такой вспышке энергии, можно рассчитать расстояние до нужной точки.


Типичные остатки от вспышки Ia-сверхновой (иллюстрация NASA).

Но в последние годы с этими «стандартными свечами» у астрономов начались проблемы. Так, одна из подобных сверхновых оказалась в 400 раз ярче, чем должна быть. Нет, не на 40, к примеру, процентов, что можно было бы объяснить быстрым вращением исходного белого карлика, а, повторим, в 400 раз! А такое превышение на мелочи не спишешь, отчего и возник вопрос: что же это за взрыв такой?

Кроме того, «неправильная» сверхновая PS1-10afx имела довольно красные оттенки, то есть её исходная температура был не так уж высока, что дополнительно затрудняло понимание необычной яркости взрыва. Да и рост светимости с последующим падением были весьма быстрыми, то есть объект не назовёшь тяжёлым...

Почему же PS1-10afx, вспыхнувшая в 9 млрд световых лет от нас, оказалась настолько яркой, что превысила показатели обычной сверхновой «из белого карлика» (даже на пике её изучения) не менее чем в 30 раз?


Схема работы гравитационной линзы (иллюстрация Wikimedia Commons).

Группа учёных во главе с Робертом Квимби (Robert Quimby) из Токийского университета (Япония) взялась решить проблему без радикального пересмотра наших идей о белых карликах и их превращениях в сверхновую. Исследователи лишь попробовали ответить на вопрос, не вытекает ли чрезвычайная яркость PS1-10afx из присутствия между ней и земным наблюдателем некоего мощного линзирующего объекта, гравитация которого, по ОТО, должна искажать свет, усиливая его?

Чтобы понять, так ли это, астрофизики подняли снимки, показывающие, как гасла сверхновая, и попутно проследили за всеми объектами в её окрестностях. В итоге недалеко от вспышки удалось обнаружить весьма компактную и массивную галактику, то есть кандидата в мощную гравилинзу. Но найти подозреваемого и доказать виновность не одно и то же. Чтобы продемонстрировать, что линзирование имело место, следовало выяснить, находилась ли галактика именно в той точке, в которой она могла в десятки разу усилить свет вспышки.


Конечно, кольцо Эйнштейна было бы более убедительным свидетельством гравилинзирования, но, чтобы получить его, нацеливать мощные телескопы на район вспышки надо было раньше... (Иллюстрация Wikimedia Commons.)

К счастью, авторы работы изыскали способ фильтрации света от события и от близкой галактики и продемонстрировали-таки, что свет последней — по ряду параметров отличающийся от излучения сверхновой — смешивался со светом из района вспышки таким образом, который свидетельствует в пользу её размещения между сверхновой и земными астрономами. Итак, найденная галактика определённо могла выступить в роли мощной линзы.

И это знаменательное событие — перед нами первое обнаружение столь мощного гравитационного линзирования. Впрочем, пока этих данных недостаточно для того, чтобы показать кольцо Эйнштейна. Как подчёркивают авторы работы, для этого понадобились бы несколько наблюдательных средств типа «Хаббла», обладающих к тому же большей скоростью реагирования.

Но дело не только в том, что это первая гравилинза такой силы. Учёные подчёркивают уникальность, особую редкость совпадения, при котором сильный линзирующий объект и сверхновая фиксированной яркости располагались так близко друг к другу.

Ну и, наконец, всё это, на их взгляд, позволяет проверить несколько идей о том, как именно менялась скорость расширения Вселенной, насколько высокой она была 9 млрд лет назад и сколь сильно с тех пор изменился её уровень. Если что-нибудь похожее удастся обнаружить ещё раз, следить за объектами следует при помощи самых мощных телескопов, полагают учёные.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science, а его препринт можно полистать здесь.

Подготовлено по материалам Ars Technica.