Уникальная сверхновая, видимая пять раз, поможет измерить скорость расширения Вселенной

Редкая сверхновая, которая видна на небе в пяти копиях, открывает новый мощный способ измерения расширения Вселенной. Отслеживая разницу во времени между этими космическими «эхами», ученые надеются разрешить давнюю проблему «Хаббловского напряжения».

Ученым известно, что Вселенная расширяется, но точная скорость этого процесса до сих пор вызывает споры. Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM), Университета Людвига Максимилиана (LMU) и Институтов Макса Планка (MPA и MPE) обнаружили и проанализировали чрезвычайно редкий тип сверхновой, который может дать новый независимый метод измерения скорости расширения.

Объект исследования — сверхъяркая сверхновая, расположенная на расстоянии около 10 миллиардов световых лет. Она светит гораздо ярче типичных звездных взрывов. Уникальность заключается в том, что на небе она видна не как одна точка, а как пять отдельных изображений. Этот эффект вызван гравитационным линзированием.

Свет сверхновой, путешествуя к Земле, проходит мимо двух галактик на переднем плане. Их гравитация искривляет свет, заставляя его двигаться по разным траекториям. Поскольку длина каждого пути немного отличается, свет от каждого изображения достигает Земли в разное время. Тщательно измерив эти задержки, ученые могут рассчитать текущую скорость расширения Вселенной — постоянную Хаббла.

Шерри Сую, доцент кафедры наблюдательной космологии в TUM и научный сотрудник Института астрофизики Макса Планка, объясняет: «Мы дали этой сверхновой прозвище SN Winny, вдохновившись ее официальным обозначением SN 2025wny. Это чрезвычайно редкое событие, которое может сыграть ключевую роль в улучшении нашего понимания космоса. Шанс найти сверхъяркую сверхновую, идеально совмещенную с подходящей гравитационной линзой, составляет менее одного на миллион. Мы потратили шесть лет на поиски такого события, составляя список перспективных гравитационных линз, и в августе 2025 года SN Winny идеально совпала с одной из них».

Гравитационно-линзированные сверхновые чрезвычайно редки, поэтому таких измерений пока проведено очень мало. Их надежность сильно зависит от точности определения масс галактик, искривляющих свет, поскольку эти массы контролируют силу линзирования.

Чтобы улучшить эти измерения, исследователи из MPE и LMU использовали Большой бинокулярный телескоп в Аризоне, США. Оснащенный двумя 8,4-метровыми зеркалами и системой адаптивной оптики, телескоп получил первое цветное изображение этой системы с высоким разрешением.

На снимке видны две галактики-линзы в центре, окруженные пятью голубоватыми точками света, представляющими множественные изображения сверхновой. Такая конфигурация необычна, поскольку большинство подобных систем дают только два или четыре изображения. Проанализировав положения всех пяти изображений, Аллан Швайнфурт (TUM) и Леон Эккер (LMU) создали первую детальную модель распределения массы в галактиках-линзах.

«До сих пор большинство линзированных сверхновых усиливались массивными скоплениями галактик, распределение массы в которых сложно и трудно поддается моделированию, — говорит Аллан Швайнфурт. — SN Winny, однако, линзируется всего двумя отдельными галактиками. Мы обнаружили, что распределение света и массы в этих галактиках в целом гладкое и регулярное, что позволяет предположить, что они еще не сталкивались в прошлом, несмотря на свою кажущуюся близость. Простота системы дает захватывающую возможность измерить скорость расширения Вселенной с высокой точностью».

В настоящее время астрономы используют два основных подхода для измерения постоянной Хаббла, но они не согласуются друг с другом. Это расхождение известно как «Хаббловское напряжение».

Один метод фокусируется на близлежащих галактиках и выстраивает измерения расстояний шаг за шагом, подобно лестнице. Этот подход называется «космическая лестница расстояний». Второй метод изучает раннюю Вселенную через реликтовое излучение. Хотя этот метод очень точен, он сильно зависит от предположений об истории Вселенной.

Третья техника, основанная на гравитационно-линзированных сверхновых, таких как SN Winny, является одношаговым методом с меньшим количеством систематических погрешностей. Измеряя временные задержки между множественными изображениями и зная массу галактик-линз, ученые могут напрямую определить постоянную Хаббла.

Астрономы по всему миру продолжают наблюдать за SN Winny с помощью наземных и космических телескопов. Ожидается, что эти наблюдения предоставят важные новые данные, которые помогут разрешить давний спор о скорости расширения Вселенной.