کشف ابرنواختر آمید دانشمندان امیدوارند یک معمای بزرگ فیزیک را حل کنند

دانشمندان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک ابرنواختر را در یک کهکشان طولانی کشف کردند. آنها نام این ابرنواختر را “امید” گذاشتند، زیرا امیدوارند که به حل یکی از بزرگترین مشکلات فیزیک، مشکل درگ هابل کمک کند.

مشکل گرانش هابل از این واقعیت ناشی می شود که دانشمندان نمی توانند در مورد سرعت دقیق انبساط جهان به توافق برسند. این نرخ را می توان از جهان نزدیک به جهان ما (و در نتیجه جهان جوانتر) به جهان دورتر یا از جهان دورتر (جهان اولیه) تا جهان جدیدتر محاسبه کرد. مشکل این است که این دو روش نتایج یکسانی را به همراه ندارند.

اینجاست که تلسکوپ فضایی جیمز وب وارد می شود. تصویر یک کهکشان گسترده در واقع کهکشانی است که تحت همگرایی گرانشی قرار گرفته است. همگرایی گرانشی ممکن است سومین راه برای اندازه گیری نرخ انبساط جهان باشد.

دانشمندان با دیدن سه نقطه درخشان در تصویر تلسکوپ جیمز وب از یک خوشه کهکشانی بسیار متراکم به سوی ابرنواختر امید جذب شدند. این سه نقطه در تصویر 2015 تلسکوپ فضایی هابل از این خوشه، به نام PLCK G165.7+67.0 یا G165 قابل مشاهده نیستند.

امید به یک نوع ابرنواختر او هست (O) He این ابرنواخترها در منظومه های ستاره ای دوتایی متشکل از یک ستاره دنباله اصلی، مانند خورشید، و یک ستاره کوتوله سفید تشکیل می شوند. اگر دو ستاره به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک باشند، کوتوله سفید پلاسمای ستاره دیگر را به سمت خود می کشد. انباشته شدن ماده از این طریق باعث انفجار گرما هسته ای می شود. دانشمندان از این نوع ابرنواختر برای محاسبه فواصل کیهانی استفاده می کنند و آن را «شمع استاندارد» می نامند.

این ابرنواختر ممکن است به عنوان پلی بین دو روش مختلف برای محاسبه نرخ انبساط جهان عمل کند.

معمای هابل توسط سوپرنوا هوپ حل شد

همگرایی گرانشی یکی از پدیده هایی است که توسط نظریه نسبیت عام اینشتین پیش بینی شده است. طبق این نظریه جرم باعث انحنای فضا-زمان می شود و این انحنا منشأ نیروی گرانش است. هر چه جرم بیشتر باشد، انحنای فضا-زمان بیشتر است. در نتیجه، هنگامی که نور از یک جسم بزرگ عبور می کند، درست مانند زمانی که از یک عدسی می گذرد، خم می شود. این پدیده را همگرایی گرانشی می نامند.

هنگامی که نور از یک جسم بزرگ عبور می کند، ممکن است به مسیرهایی با زوایای و طول های مختلف خم شود. در نتیجه نور در زمان های مختلف به تلسکوپ جیمز وب می رسد. به همین دلیل است که تصویر منحنی کهکشان را می توان در چندین نقطه مختلف از یک تصویر مشاهده کرد.

به همین ترتیب، نور ابرنواختر هوپ در سه زمان مختلف در تصویر جیمز وب از خوشه G165 ظاهر می شود. نور این ابرنواختر از سه مسیر مختلف به تلسکوپ فضایی جیمز وب رسید. از آنجایی که هر مسیر طول متفاوتی دارد و سرعت نور ثابت است، ما ابرنواختر امید را در سه لحظه مختلف در این تصویر می بینیم. ترتیب زمانی این سه لحظه به این صورت است: ابتدا در سمت راست، سپس در سمت چپ و در نهایت در وسط.

دانشمندان می توانند مقدار ثابت هابل را با استفاده از تأخیر زمانی بین سه لحظه، فاصله ابرنواختر و ویژگی های همگرایی گرانشی محاسبه کنند.

محاسبات آنها نشان می دهد که نور ابرنواختر امید 10.3 میلیارد سال طول کشید تا به زمین برسد. یعنی این انفجار 3.5 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ رخ داده است. دانشمندان همچنین با استفاده از طیف سنجی توانستند فاصله زمانی بین سه لحظه را بیابند.

اگرچه این ابرنواختر متعلق به کیهان اولیه است، اما نتایج محاسبات دانشمندان با محاسبات مبتنی بر شمع های استاندارد جهان مجاور مطابقت دارد. آنها می گویند که این یک دستاورد بزرگ است و مشاهدات بیشتر توسط تلسکوپ جیمز وب به این امکان می دهد که محدودیت های ثابت هابل با دقت بیشتری محاسبه شود.