23 april 2024

Webb én Hubble zien één en hetzelfde sterrenstelsel drie keer, inclusief supernova

Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Kelly

Sterrenkundigen hebben met behulp van de Webb én Hubble ruimtetelescopen een sterrenstelsel gefotografeerd dat maar liefst drie keer te zien is in één en dezelfde foto. Dat klinkt ongelofelijk, maar het kan wel degelijk en wel met behulp van een zwaartekrachtlens, een soort van kosmisch lenseffect dat al door Albert Einstein meer dan honderd jaar geleden werd voorspeld op grond van zijn Algemene Relativiteitstheorie uit 1915. Met Webb heeft men RX J2129 (alias  MACS2129) gefotografeerd, een zwaar cluster van sterrenstelsels rondom één gigantisch groot elliptisch stelsel, dat zich 3,2 miljard lichtjaar van de aarde bevindt in het sterrenbeeld Waterman (Aquarius). Door z’n enorme massa kromt RX J2129 de ruimte om haar heen en dat zorgt er voor dat licht van erachter liggende objecten (gezien vanaf de aarde) afgebogen én versterkt wordt, precies zoals een geslepen lens in een telescoop ook doet (zie de illustratie hieronder).

Zo werkt een zwaartekrachtlens. Credit: NASA and ESA

Precies achter RX J2129 gelegen ligt inderdaad een verder weg gelegen sterrenstelsel en het licht daarvan wordt door RX J2129 versterkt en verbogen. Als het licht van dat achtergrondstelsel de cluster RX J2129 passeert bewandelt het meerdere paden, afhankelijk van de massaverdeling binnen het lenscluster. Dat heeft er voor gezorgd dat het afgebogen licht niet één beeld van het achtergrondstelsel heeft opgeleverd, maar drie beeldjes. En op eentje daarvan is vermoedelijk een supernova te zien, een toevallige ontdekking die door Hubble is gedaan – Webb deed er met z’n NIRSpec instrument vervolgwaarnemingen aan.

Credit: ESA/Webb, NASA & CSA, P. Kelly

De kandidaat-supernova hebben ze AT 2022riv genoemd (AT staat voor ‘astronomical transient’), waarschijnlijk een type Ia supernova, eentje die ontstaat als een witte dwerg te zwaar wordt door massatoevoer van een partner en dan een thermonucleaire explosie ondergaat. Het licht van AT 2022riv is maar op één beeldje van het achtergrondstelsel te zien, de andere lichtpaden van dat stelsel hebben een langere weg rondom RX J2129 gevolgd en arriveerden later bij de aarde. De twee andere  beeldjes laten geen supernova zien, dus die moet toen zijn uitgedoofd. Dat is overigens nog wel een ding dat ik niet begrijp uit het persbericht van de NASA: de waarneming van de supernova vond plaats op 7 augustus 2022 met Hubble’s WFC3 instrument. We zien AT 2022riv op het middelste beeld rechts op de afbeelding hierboven. Het beeld eronder toont RX J2129 zónder de supernova, 320 dagen later, het beeld erboven toont RX J2129 ook zonder supernova, pakweg 1000 dagen later. Maar hoe kan dat als de supernova op 7 augustus 2022, dus pakweg zeven maanden terug, werd ontdekt dat ze dan nu begin maart 2023 al beelden van de supernova hebben 320 dagen en 1000 dagen later? Geen idee hoe dat precies zit, dat mogen ze mij nog een keertje komen uitleggen.

Afijn, Hubble en Webb zagen een stelsel drie keer dankzij een zwaartekrachtlens, waarvan op één beeld van het stelsel een kandidaat-supernova te zien is. Uniek is dat niet, want Hubble heeft eerder zelfs al eens een ‘quadruply lensed’ stelsel gezien, een stelsel dat maar liefst vier keer te zien was, inclusief een supernova die drie keer te zien was, supernova Requiem genaamd.

Bron: ESA/Webb.

Share

Comments

  1. Ik weet niet of ik je wel volg. Je zei: “De twee andere beeldjes laten geen supernova zien, dus die moet toen zijn uitgedoofd.”

    Maar als die beide paden langer zijn, dan moet het licht van de supernova via die paden toch nog aankomen?

    Even later schrijf je: “Maar hoe kan dat als de supernova op 7 augustus 2022, dus pakweg zeven maanden terug, werd ontdekt dat ze dan nu begin maart 2023 al beelden van de supernova hebben 320 dagen en 1000 dagen later?”

    We hebben nu toch de beelden waarop in augustus iets te zien was? Die andere afbeeldingen van 320 en 1000 dagen laten immers geen SN zien?

    Kan zijn dat ik je echt verkeerd begrijp, maar mij klinkt het alsof we 23 juni dit jaar en vervolgens 3 mei 2025 dezelfde SN kunnen bestuderen. En omdat we niet weten hoe ver voor augustus hij al te zien was, wie weet eerder.

    • Ok, de bron zegt dat juist het pad met het beeld van de supernova het langst is.

      “(…) de andere lichtpaden van dat stelsel hebben een langere weg rondom RX J2129 gevolgd (…)”

      Dit is niet goed en hier begint de verwarring. Het is dus andersom dan zoals ik hierboven schreef: als op het oudste beeld nog wel een SN te zien is, en niet op die met de kortere paden, dan komen die ook later niet meer in beeld. Dan hebben ze dus afgelopen zomer al kunnen zien dat de SN binnen 320 dagen niet meer te zien was en die beelden kwamen gelijktijdig aan met de beelden waarop de SN nog wel te zien was.

  2. Bedankt voor de toelichting! Het licht van de twee ‘supernovaloze sterrenstelsels’ heeft dus kortere banen afgelegd dan het licht van het stelsel mèt supernova. Maar hoe hebben ze dan zo nauwkeurig het lichtpad van de drie banen langs RX J2129 kunnen bepalen zodat ze precies weten dat de ene baan 320 dagen ná het verschijnen van de supernova aankomt en de andere baan 1000 dagen? Ik mis een vakartikel om dit na te lezen hoe ze zo exact de data hebben kunnen bepalen.

    • In grote lijnen zorg je voor een hoop data die de lichtcurve en variaties weerspiegelen van de gelensde objecten. Een eerdere supernova in dit stelsel kan daarbij enorm geholpen hebben, maar in wezen helpt elke verandering in licht. Dan vergelijk je de periodes en zo kom je de verschillen te weten. Je kunt ook spectrumanalyse gebruiken. Als licht door een zwaartekrachtveld reist en zo langer of korter onderweg is, zal dat reflecteren in spectrale verschuivingen die je naar tijdsverschillen kunt terugrekenen.

      CHATGPT geeft voorbeelden van vakartikelen:

      “Measuring time delays in lensed quasars” by C. S. Kochanek et al., published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society in 2006. This paper provides a detailed overview of methods for measuring time delays in lensed quasars, including the use of microlensing, modeling of the lensing potential, and more.

      “Time-Delay Measurement of the Lensed Quasar SDSS J1001+5027” by J. H. H. Chan et al., published in The Astrophysical Journal in 2020. This paper presents a new time-delay measurement for the lensed quasar SDSS J1001+5027, using a combination of data from the Hubble Space Telescope and ground-based telescopes.

      “The COSMOGRAIL XVII: Time delays of the quadruply imaged quasar DES J0408-5354 and prospects for magnification reconstruction of a low-redshift source” by V. Bonvin et al., published in Astronomy & Astrophysics in 2021. This paper presents time-delay measurements for the quadruply lensed quasar DES J0408-5354, and discusses the prospects for using magnification reconstruction to study the properties of the lensing galaxy.

Speak Your Mind

*