יום חמישי, 26 במרץ 2015

סופרנובה בשידור חוזר - צלבים מדעיים ויחסות כללית

בניגוד להרגלי, את הרשומה הזו אתחיל בתמונה:

התמונה של טלסקופ החלל האבל שהחלה את המהומה

במרכז התמונה ניתן לראות את הצביר MACS J1149.6+2223, שהוא צביר מסיבי במרחק של כחמישה מליארד שנות אור מאיתנו. בחלק המוגדל, ניתן לראות סביבו ארבע נקודות צהובות שמסומנות בחיצים. כל ארבע הנקודות הללו הן למעשה סופרנובה אחת, שהתפוצצה בגלקסיה רחוקה הרבה יותר (כ9 מליארד שנות אור מאיתנו) שמסתתרת מאחורי הצביר. התמונה הזו התגלתה על ידי מספר חוקרים שנברו בתמונות של האבל, ועוררה עניין רב בקרב הקהילה המדעית והעיתונות המדעית.

הסופרנובה לא התפוצצה בארבע נקודות שונות; אנו רואים ארבע תמונות של אותה סופר נובה, וזאת בזכות אפקט הנובע מתורת היחסות הכללית שנקרא עידוש כבידתי. האפקט הזה גורם לכך שקרני אור מתעקמות בנוכחות מסה, ועל כן ריכוז מסה (כמו צביר גלקסיות) יכול לשמש מעין עדשה שמרכזת קרניים שונות שיוצאות מנקודה אחת כך שהן נפגשות בנקודה אחרת. הסבר מעט ברור יותר ניתן למצוא בתמונה בתחתית הרשומה.
עידוש כבידתי גורם לכך שאנו רואים גופים שונים בשמיים מספר פעמים, לפעמים בתצורה של טבעת או קשתות, ולפעמים ברביעיות, כמו כאן. תצורה כזו של רביעיות מכונה "צלב איינשטיין", והיא מוכרת ממספר מקרים אחרים של עידוש כבידתי. הסיבה שהתמונה שלמעלה עוררה התרגשות למרות שהתצורה הזו מוכרת היא מה שאנו רואים בארבע הנקודות הצהובות. עד היום, דברים שראינו כך היו דברים שמאירים בצורה קבועה - גלקסיות וקווזרים. סופרנובה היא פיצוץ של כוכב, וההארה שלה דועכת תוך תקופה לא ארוכה (ימים עד שבועות), כך שהיא למעשה נעלמת עבורנו.

הופעת הסופרנובה, בשלושה פילטרים שונים של האבל. בתמונה העליונה - צילום ארכיון של הצביר המעדש. בתמונה האמצעית - הופעת הסופרנובה בנובמבר 2014. בתמונה התחתונה - ההפרש בין שתי התמונות.
למעשה, אנו רואים ארבעה שידורים של אותו פיצוץ, אך בזמנים שונים. זאת מכיוון שעבור כל תמונה שאנו רואים האור עבר דרך שונה, באורך שונה, כך שלקח לו זמן שונה להגיע אלינו. זה מאפשר למדענים לנתח את הצביר וקבועים קוסמולוגים שונים שבדרך באופן שלא ניתן לעשות בד"כ, היות וניתן למדוד את הפרשי הזמנים בין התמונות השונות, והפרש זה הוא פונקצייה של התפלגות המסה בצביר ושל המודל הקוסמולוגי. בשילוב עם מידע ממקורות אחרים זה יכול לעזור לנו לחדד את ההבנה שלנו לגבי היקום בכלל, ולגבי הצביר הספציפי הזה בפרט.



עידוש כבידתי - קרניים שונות שיוצאות מהמקור (באדום) מעוקמות על ידי האובייקט המסיבי שמשמש כעדשה (בלבן), ולכן מגיעות אלינו יחד, ונוצרת תמונה כפי שנראית מימין. התמונה שמתקבלת תלויה בהתפלגות המס של האובייקט המעדש ובמיקום של המקור ביחס אליו; התמונה יכולה להיות של קשתות, טבעות, או ממש מופעים שונים של המקור.