Dawno, dawno temu, w odległej galaktyce... wybuchła masywna gwiazda. Kataklizm stworzył obiekt zwany supernową (podobny do tego, który nazywamy Mgławicą Kraba). W chwili śmierci tej starożytnej gwiazdy właśnie zaczęła się formować własna galaktyka, Droga Mleczna. Słońce nawet jeszcze nie istniało. Ani planety. Narodziny naszego Układu Słonecznego jeszcze ponad pięć miliardów lat w przyszłości.
Lekkie echa i wpływy grawitacyjne
Światło z dawnej eksplozji przemknęło w przestrzeni kosmicznej, niosąc informacje o gwieździe i jej katastrofalnej śmierci. Teraz, około 9 miliardów lat później, astronomowie mają niezwykły widok na to wydarzenie. Pokazuje się na czterech zdjęciach supernowej stworzonej przez soczewka grawitacyjna utworzona przez gromadę galaktyk. Sama gromada składa się z gigantycznej galaktyki eliptycznej na pierwszym planie, zebranej razem z innymi galaktykami. Wszystkie są osadzone w kępie ciemnej materii. Połączone przyciąganie grawitacyjne galaktyk plus grawitacja ciemnej materii zniekształcają światło przechodzących przez nią bardziej odległych obiektów. W rzeczywistości nieznacznie zmienia kierunek podróży światła i rozmazuje „obraz”, jaki otrzymujemy z tych odległych obiektów.
W tym przypadku światło supernowej podróżowało czterema różnymi ścieżkami przez gromadę. Powstałe obrazy, które widzimy tutaj z Ziemi, tworzą wzór w kształcie krzyża zwany Krzyżem Einsteina (nazwany na cześć fizyk Albert Einstein). Scena została zobrazowana przez Kosmiczny teleskop Hubble. Światło każdego obrazu docierało do teleskopu w nieco innym czasie - w ciągu kilku dni lub tygodni od siebie. Jest to wyraźne wskazanie, że każde zdjęcie jest rezultatem innej ścieżki światła przechodzącej przez gromadę galaktyk i jej powłokę ciemnej materii. Astronomowie badają to światło, aby dowiedzieć się więcej o działaniu odległej supernowej i cechach galaktyki, w której istniała.
Jak to działa?
Światło płynące z supernowej i ścieżki, którymi się porusza są analogiczne do kilku takich pociągów opuścić stację w tym samym czasie, wszyscy podróżują z tą samą prędkością i zmierzają do tego samego finału Miejsce docelowe. Wyobraź sobie jednak, że każdy pociąg jedzie inną trasą, a odległość dla każdego z nich nie jest taka sama. Niektóre pociągi jeżdżą po wzgórzach. Inni przechodzą przez doliny, a jeszcze inni przemierzają góry. Ponieważ pociągi jeżdżą po różnych torach na różnych terenach, nie docierają do miejsca docelowego w tym samym czasie. Podobnie obrazy supernowych nie pojawiają się w tym samym czasie, ponieważ część światła jest opóźniona podróżując po zakrętach utworzonych przez grawitację gęstej ciemnej materii w pośredniej galaktyce grupa.
Opóźnienia czasowe między pojawieniem się światła każdego obrazu mówią astronomom o rozmieszczeniu ciemnej materii wokół Ziemi galaktyki w gromadzie. W pewnym sensie światło supernowej zachowuje się jak świeca w ciemności. Pomaga astronomom w mapowaniu ilości i rozmieszczenia ciemnej materii w gromadzie galaktyk. Sama gromada znajduje się w odległości około 5 miliardów lat świetlnych od nas, a supernowa to kolejne 4 miliardy lat świetlnych. Studiując opóźnienia między czasami, w których różne obrazy docierają na Ziemię, astronomowie mogą uzyskać wskazówki na temat rodzaju zakrzywionej przestrzeni, przez którą musiało przemieścić światło supernowej. Czy to grudki? Jak kępka? Ile tam jest?
Odpowiedzi na te pytania nie są jeszcze gotowe. W szczególności wygląd obrazów supernowych może się zmienić w ciągu najbliższych kilku lat. Wynika to z faktu, że światło supernowej nadal przepływa przez gromadę i napotyka inne części chmury ciemnej materii otaczające galaktyki.
Dodatkowo Kosmiczny Teleskop Hubble'a obserwacje tej wyjątkowej soczewkowatej supernowej, astronomowie wykorzystali również W.M. Teleskop Keck na Hawajach do dalszych obserwacji i pomiarów odległości galaktyki gospodarza supernowej. Informacje te dadzą dalsze wskazówki dotyczące warunków w galaktyce, jakie istniały we wczesnym wszechświecie.