Hoe ziet een Supernova in een verre Melkweg eruit?

Lang geleden, in een sterrenstelsel ver, ver weg ... explodeerde een enorme ster. Die ramp creëerde een object genaamd een supernova (vergelijkbaar met degene die we de krabnevel noemen). Op het moment dat deze oude ster stierf, begon zich net een eigen sterrenstelsel, de Melkweg, te vormen. De zon bestond nog niet eens. De planeten ook niet. De geboorte van ons zonnestelsel nog steeds meer dan vijf miljard jaar in de toekomst.

Lichte echo's en zwaartekrachtsinvloeden

Het licht van die lang geleden explosie snelde door de ruimte, met informatie over de ster en zijn catastrofale dood. Nu, ongeveer 9 miljard jaar later, hebben astronomen een opmerkelijk beeld van de gebeurtenis. Het verschijnt in vier afbeeldingen van de supernova gemaakt door een zwaartekrachtlens gemaakt door een melkwegcluster. Het cluster zelf bestaat uit een gigantische elliptische sterrenstelsel op de voorgrond, verzameld samen met andere sterrenstelsels. Ze zijn allemaal ingebed in een massa donkere materie. De gecombineerde zwaartekracht van de sterrenstelsels plus de zwaartekracht van donkere materie vervormt het licht van verder weg gelegen objecten. Het verschuift in feite de richting van de reis van het licht en smeert het "beeld" dat we krijgen van die verre objecten.

In dit geval reisde het licht van de supernova via vier verschillende paden door de cluster. De resulterende afbeeldingen die we hier op aarde zien, vormen een kruisvormig patroon dat een Einstein-kruis wordt genoemd (genoemd naar natuurkundige Albert Einstein). De scène werd verbeeld door de Hubble-ruimtetelescoop. Het licht van elk beeld arriveerde op een iets ander tijdstip in de telescoop - binnen dagen of weken na elkaar. Dit is een duidelijke indicatie dat elk beeld het resultaat is van een ander pad dat het licht door de melkwegcluster en zijn donkere materie omhulde. Astronomen bestuderen dat licht om meer te weten te komen over de werking van de verre supernova en de kenmerken van het sterrenstelsel waarin het bestond. 

Hoe werkt dit?

Het licht dat van de supernova stroomt en de paden die het aflegt, zijn analoog aan verschillende treinen die tegelijkertijd een station verlaten, allemaal met dezelfde snelheid en op weg naar dezelfde eindbestemming. Stel je echter voor dat elke trein een andere route neemt en dat de afstand voor elke trein niet hetzelfde is. Sommige treinen rijden over heuvels. Anderen gaan door valleien en weer anderen banen zich een weg door bergen. Omdat de treinen over verschillende baanlengtes over verschillende terreinen rijden, komen ze niet tegelijkertijd op hun bestemming aan. Evenzo verschijnen de supernova-afbeeldingen niet tegelijkertijd omdat een deel van het licht wordt vertraagd door rond bochten te reizen die zijn gecreëerd door de zwaartekracht van dichte donkere materie in het tussenliggende sterrenstelsel.

De tijdsvertragingen tussen de aankomst van het licht van elk beeld vertellen astronomen iets over de opstelling van de donkere materie rond de sterrenstelsels in het cluster. Dus in zekere zin gedraagt ​​het licht van de supernova zich als een kaars in het donker. Het helpt astronomen de hoeveelheid en verdeling van donkere materie in het sterrenstelsel in kaart te brengen. Het cluster zelf ligt ongeveer 5 miljard lichtjaar van ons, en de supernova is nog eens 4 miljard lichtjaar verder. Door de vertragingen tussen de tijden dat de verschillende beelden de aarde bereiken, te bestuderen, kunnen astronomen aanwijzingen verzamelen over het soort warped-space terrein waar het licht van de supernova doorheen moest reizen. Is het klonterig? Hoe klonterig? Hoeveel is er? 

Antwoorden op deze vragen zijn nog niet helemaal klaar. Met name het uiterlijk van de supernova-afbeeldingen kan de komende jaren veranderen. Dat komt omdat het licht van de supernova door het cluster blijft stromen en andere delen van de donkere materie wolk rond de sterrenstelsels tegenkomt.  

Naast de Hubble Space Telescope's observaties van deze unieke lens-supernova, astronomen gebruikten ook de W.M. Keck-telescoop in Hawai'i om verdere observaties en metingen van de supernova-host melkwegafstand te doen. Die informatie zal verdere aanwijzingen geven over de omstandigheden in de Melkweg zoals die in het vroege universum bestonden.