Публикация данных о сверхновых типа Ia может содержать ключ к истории Вселенной

Ночная длительная экспозиция открытого купола телескопа Сэмюэля Ошина в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Автор: Palomar/Caltech

Уникальный набор данных о сверхновых типа Ia, опубликованный сегодня, может изменить то, как космологи измеряют историю расширения Вселенной.

Доктор Мэтью Смит и доктор Георгиос Димитриадис из Ланкастерского университета являются членами проекта Zwicky Transient Facility (ZTF), широкоугольного астрономического обзора неба с использованием новой камеры, прикрепленной к телескопу Сэмюэля Ошина в Паломарской обсерватории в Калифорнии. Работа опубликованав журнале Astronomy & Astrophysics.

Сверхновые типа Ia — это драматические взрывы белых карликов в конце их жизни. Космологи используют их для зондирования расстояний во Вселенной, сравнивая их потоки, поскольку более удаленные объекты кажутся более тусклыми.

Астрофизик из Ланкастера доктор Смит, один из руководителей выпуска ZTF SN Ia DR2, сказал: «Этот выпуск предоставляет революционный набор данных для космологии сверхновых. Он открывает дверь к новым открытиям как в области расширения Вселенной, так и в области фундаментальной физики сверхновых».

Это первый раз, когда астрофизики получили доступ к такому большому и однородному набору данных. Сверхновые типа Ia редки, они случаются примерно раз в тысячу лет в типичной галактике, но глубина и стратегия исследования ZTF позволяют исследователям обнаруживать почти четыре за ночь. Всего за два с половиной года ZTF удвоил количество доступных сверхновых типа Ia для космологии, полученных за последние 30 лет, до почти трех тысяч.

Руководитель рабочей группы ZTF Cosmology Science доктор Микаэль Риго из Института двух бесконечностей Лиона (CNRS / Университет Клода Бернара) сказал: «За последние пять лет группа из тридцати экспертов со всего мира собрала, обобщила, сгруппировала и проанализировала эти данные. Теперь мы представляем их всему сообществу. Этот образец настолько уникален с точки зрения размера и однородности, что мы ожидаем, что он окажет значительное влияние на область космологии сверхновых и приведет ко многим новым открытиям в дополнение к результатам, которые мы уже опубликовали».

Камера ZTF, установленная на 48-дюймовом телескопе Шмидта в Паломарской обсерватории, ежедневно сканирует все северное небо в трех оптических диапазонах, достигая глубины 20,5 звездной величины — в миллион раз слабее самых тусклых звезд, видимых невооруженным глазом. Такая чувствительность позволяет ZTF обнаруживать почти все сверхновые в пределах 1,5 миллиарда световых лет от Земли.

Профессор Кейт Магуайр из Тринити-колледжа в Дублине, соавтор исследования, сказала: «Благодаря уникальной способности ZTF быстро и глубоко сканировать небо, мы зафиксировали несколько сверхновых в течение нескольких дней — или даже часов — после взрыва, что дало новые сведения о том, как они заканчивают свою жизнь».

Ускорение расширения Вселенной, отмеченное Нобелевской премией в 2011 году, было обнаружено в конце 90-х годов с использованием примерно сотни таких сверхновых. С тех пор космологи исследуют причину этого ускорения, вызванного темной энергией, которая играет роль антигравитационной силы во Вселенной.

Соавтор профессор Ариэль Губар, директор Центра Оскара Кляйна в Стокгольме, одного из учреждений-основателей ZTF, а также член группы, открывшей ускоренное расширение Вселенной в 1998 году, сказал: «В конечном итоге цель состоит в том, чтобы ответить на один из самых важных вопросов нашего времени в фундаментальной физике и космологии, а именно, из чего состоит большая часть Вселенной? Для этого нам нужны данные ZTF о сверхновых».

Одним из ключевых результатов этих исследований является то, что сверхновые типа Ia по своей сути изменяются в зависимости от их среды обитания, больше, чем предполагалось ранее, и механизм коррекции, который предполагался до сих пор, должен быть пересмотрен. Это может изменить то, как мы измеряем историю расширения Вселенной, и может иметь важные последствия для текущего отклонения, наблюдаемого в стандартной модели космологии.

Доктор Риго сказал: «Благодаря этому большому и однородному набору данных мы можем исследовать сверхновые типа Ia с беспрецедентным уровнем точности и достоверности. Это важный шаг на пути к совершенствованию использования сверхновых типа Ia в космологии и оценке того, вызваны ли текущие отклонения в космологии новой фундаментальной физикой или неизвестными проблемами в способе определения расстояний».

Больше информации: M. Rigault et al, ZTF SN Ia DR2: Overview, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202450388

Источник: Lancaster University