Huippuharvinainen gravitaatiolinssi näyttää kaukaisen supernovan viitenä kappaleena

Gravitaatiolinssi on kosminen ilmiö, jossa painovoima taivuttaa valoa ikään kuin vahvistaen sitä optisen linssin tavoin. Viime vuonna havaittu gravitaatiolinssi antoi meille kuvan kaukaisesta supernovasta, joka nimettiin Winnyksi.

Havainnon teki kansainvälinen HOLISMOKES -yhteistyöverkosto, jonka Kaliforniassa sijaitseva The Zwicky Transient Facility -observatorio havaitsi supernovan ensimmäisenä.

Tutkijatohtori Stefan Schuldt huomasi Winnyn valon kulkeutuneen gravitaatiolinssin kautta. Tarkempien havaintojen tekoa Suomen ja muiden Pohjoismaiden ylläpitämällä Nordic Optical Telescope -teleskoopilla. Ne paljastivat kohteen olevan hyvin harvinainen supernovatyyppi ja sijaitsevan yli 10 miljardin valovuoden päässä Maasta.

 Tämä on poikkeuksellisen suuri etäisyys havaitulle supernovalle. Tähtitieteilijät mittaavat tällaisia etäisyyksiä sen perusteella, kuinka paljon valo on venynyt ja punasiirtynyt matkansa aikana maailmankaikkeuden laajenemisen vuoksi. Näin ilmaistuna galaksin etäisyys vastaa punasiirtymää 2,01.

Gravitaatiolinssissä kaukaisesta kohteesta, kuten supernovasta tuleva valo kohtaa toisen galaksin kulkureitillään kohti Maata. Silloin lähemmän galaksin gravitaatiokenttä toimii linssinä joka taivuttaa ja vahvistaa kauempaa tulevaa valoa.Samalla valo taipuu linssissä niin, että Winny näkyi sen kautta viitenä erillisenä kuvana.

Gravitaatiolinssit ovat erittäin harvinaisia. Ennen viime vuonna tehtyä havaintoa tunnettiin vain kaksi tapausta, joissa yksittäinen galaksi aiheutti linssin – eikä kumpikaan niistä soveltunut kosmologisiin tutkimuksiin.

Winnyn kohdalla tilanne on toisin.

”Gravitaatiolinssi taittoi Winnyn räjähdyksen tuottaman valon maapallolle viittä eri reittiä. Samalla jokainen niistä on hieman eri mittainen”, selittää tohtori Stefan Schuldt. Hän työskentelee tutkijatohtorina Suomen ESO-yhteistyön tähtitieteen keskuksessa ja Helsingin yliopistossa. Schuldt on mukana HOLISMOKES-yhteistyössä.

”Reittien aikaerojen ansiosta voimme mitata maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta”, hän jatkaa.

Ensimmäisissä havainnoissa Winnystä saatiin vain neljä kuvaa, mutta tuoreimmat havainnot ovat paljastaneet viidennen. Se on ratkaisevan tärkeä, sillä useampi reitti antaa lisätietoa maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden entistä tarkempaan mittaamiseen. Laajenemisnopeutta kuvataan Hubblen vakiolla, mutta sen tarkasta arvosta on ristiriitaisia laskemia.

Gravitaatiolissin antamat viisi kuvaa Winnysta antaa lisätietoa aiheesta, Schuldt uskoo.

Tämän erikoislaatuisen järjestelmän lisäanalyysi on käynnissä, ja tavoitteena on uusi, riippumaton Hubblen vakion mittaus mahdollisesti vielä tämän vuoden kuluessa.

Lisätietoja: Postdoc -tutkija  Stefan Schuldt Stefan.schuldt@helsinki.fi