Yli kymmenen miljardin valovuoden päässä Maasta sijaitsevan Winny-supernovan räjähdys voi tuottaa uutta tietoa maailmankaikkeuden laajenemisvauhdista.
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.
 |
| Satelliittikuva näyttää Winny-supernovan räjähdyksen valon taittuvan viiteen kertaan (A-E) kahden gravitaatiolinssinä toimivan galaksin (G1 ja G2) voimasta. Kuva: SN Winny Research Group. |
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 jatkettiin Suomen ja muiden Pohjoismaiden ylläpitämällä Nordic Optical -teleskoopilla (NOT). Se paljasti kohteen olevan hyvin harvinainen supernovatyyppi ja sijaitsevan yli 10 miljardin valovuoden etäisyydellä 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 näkyy sen kautta viitenä erillisenä kuvana.
Supernovaräjähdyksien monistamat kuvat gravitaatiolinsseissä [1] 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 myös 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.
”Gravitaatiolinssin antamat viisi kuvaa Winnysta antavat lisätietoa aiheesta”, arvio Schuldt.
Tämän erikoislaatuisen järjestelmän lisäanalyysi on nyt käynnissä. Tavoitteena on uusi, riippumaton Hubblen vakion mittaus mahdollisesti vielä tämän vuoden kuluessa.
Winny-supernovasta kertova tuore artikkeli on julkaistu Astrophysics and Astronomy -lehdessä.
…
[1] Gravitaatiolinssit – harvinaisuus vai yleinen ilmiö?
KAK – Helsingin yliopiston tiedote (19.2.2026) totesi, että gravitaatiolinssit olisivat “erittäin harvinaisia” ja että ennen viime vuoden havaintoa tunnettiin “vain kaksi” linssitapausta. Tämä saattaa olla kuitenkin hieman harhaanjohtavaa, sillä linssit yleensä ovat varsin yleinen ilmiö.
 |
|
Kaavio gravitaatiolinssin synnystä. Valon kulkureitti kaareutuu massiivisen kohteen ohituksessa. Oranssit nuolet osoittavat taustalähteen näennäisen sijainnin. Valkoiset nuolet osoittavat valon kulkureitin lähteen todellisesta sijainnista. Riippuen gravitaatiolinssin muodosta tuloksena voi olla kaukaisemman kohteen kuva, jonka muoto voi olla rengas, pisteitä ja osittaisia kaaria. Kuva hubblesite.org/archive/2000/07 via en.wikipedia. |
Tiedotteessa ei tarkoitetut kaikkia gravitaatiolinssejä, vaan nimenomaan galaksien aiheuttamia linssejä, joissa kaukaisesta supernovasta syntyy useita erillisiä kuvia. Winny-supernovan tapauksessa havaittiin viisi monistunutta kuvaa. Aiemmin vastaavia galaksin aiheuttamia linssejä tunnettiin vain muutamia (esim. SN iPTF16geu ja SN Zwicky) – siksi tiedotteessa kerrotiin kahdesta tapauksesta.
Gravitaatiolinssi syntyy, kun massiivinen etualan objekti (galaksi tai galaksiryhmä) taivuttaa taustalla olevan kohteen valoa ja monistaa kuvan. Yleisimmillään havaitaan pitkiä kaaria tai Einsteinin renkaita kaukaisten galaksien ympärillä. Tällaisia kohteita on havaittu satoja ja uusia löydetään koko ajan.
Jo vuonna 2021 yhdistelmätutkimus (DESI Legacy Imaging Surveys) löysi yli 1 200 uutta gravitaatiolinssiä, moninkertaistaen silloin tunnettujen (~300) linssien määrän. Käytännössä tunnettuja ja vahvistettuja linssijärjestelmiä on tuhansia (ja määrä kasvaa jatkuvasti) ja linssi-ilmiöitä saattaa olla jopa 500 000.
Yleisissä kartoissa linssien osuus on pieni: esimerkiksi vain ~1/10 000 suurista galakseista toimii voimakkaana linssinä. Siksi yksittäiset linssijärjestelmät eivät ole arkipäivää, mutta kun taivaalta katsotaan miljoonia galakseja, linssikohtia kertyy paljon.
Käyttämällä pieniä syvän taivaan otoksia koko taivaalle laajennettuna on saatu arvioita gravitaatiolinssi-ilmiön kokonaismääristä. Esimerkiksi NASA:n COSMOS-tutkimus havaitsi 1,6 neliöasteen alueelta 67 linssiä, josta päättelemällä koko taivaalla voisi olla noin 0,5 miljoonaa vastaavaa kohdetta.
Tulevat laajat kartoitusprojektit ennustavat kymmeniä tuhansia uusia havaintoja: ESA:n Euclid-teleskooppi löytää arviolta 100 000 galaksilinssejä koko taivaalta, Rubin Observatory (LSST) noin 60 000 – 120 000 ja Roman-teleskooppi vielä noin ~160 000 linssiä. Nämä ennusteet todistavat, että linssijärjestelmiä odotetaan löytyvän useita kymmeniä tai satoja tuhansia.
Lähteet:
Winny-tutkimuksen tiedote Helsingin yliopistolta;
Sachs, Huang ym. 2021 (noirlab/AURA); Linkki
NASA Hubble/COSMOS-linssitutkimus; Linkki
Euclid-, LSST- ja Roman-määräennusteet. Linkki
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti