Новости науки 22.05.01. Переоткрытая сверхновая SN 1997ff.
Обработка наблюдений космического телескопа Хаббл, проведенных
в 1997 году, показала, что была открыта самая далекая из сверхновых,
обозначенная SN 1997ff. Она относится к сверхновым типа Ia (SNIa)
- термоядерным взрывам белых карликов. Это открытие дает новые веские
аргументы в пользу модели "ускоряющейся Вселенной".
Мы уже писали в наших новостях в январе,
что расстояние D сверхновых SNIa зависит от красного смещения z
не так, как в простых моделях плоской Вселенной. Из наблюдений SNIa
в 1998 году было обнаружено, что D(z) соответствует наличию значительной
энергии вакуума (Лямбда-члену в уравнениях Эйнштейна, или другой
форме энергии с отрицательным давлением). Если данные о SNIa истолкованы
верно, то расширение Вселенной не тормозится гравитацией, как в
простых моделях, а ускоряется. Чем дальше от нас сверхновая, тем
больше отклонение от простых моделей. Поэтому важно находить сверхновые
на больших расстояниях.
Недавно опубликованы
в архиве данные о рекордно далекой сверхновой, SN 1997ff,
очень важные для установления правильной модели Вселенной. Наблюдения
SN 1997ff обработаны группой американских астрофизиков - А.Рис (Adam
Riess), П.Нуджент (Peter Nugent) и еще 12 сотрудников.
Красное смещение материнской галактики этой сверхновой примерно
z=1.7, значит SN 1997ff вспыхнула примерно 11 млрд. лет тому назад,
т.е. она значительно дальше от нас предыдущей рекордсменки - сверхновой
на z=1.2, взорвавшейся 9.8 млрд. лет назад.
SN 1997ff открыли Р.Джиллиланд (Ron Gilliland) и М.Филлипс (Mark
Phillips) в последнюю неделю декабря 1997 в ходе специального поиска
на телескопе Хаббл . Они навели телескоп на хорошо изученную область
глубокого обзора (Hubble Deep Field) и нашли пару хороших кандидатов
в сверхновые. Совместно с Нуджентом они обработали свои наблюдения
и в 1999 опубликовали работу, в которой пришли к выводу, что SN 1997ff
скорее всего была типа Ia с z>1.32. Однократные наблюдения в узком
интервале длин волн видимого света не позволили определить красное
смещение z точнее.
Сверху: Hubble Deep Field. Белый прямоугольник - область
обнаружения SN 1997ff. Фото слева внизу: та же область в
укрупненном масштабе. Стрелка указывает на слабую эллиптическую
галактику, в которой и произошел взрыв этой звезды. Справа внизу:
белая точка в центре - сама сверхновая. Photo: NASA, Adam Riess
(Space Telescope Science Institute, Baltimore, MD)
Видимый свет, излученный при больших z, смещается в инфракрасный
диапазон. А с ним и ценная информация о спектре. Казалось, что такая
информация никак уже не может быть получена.
Тут помог счастливый случай. Джиллиланд узнал, что 25 дней спустя
после их наблюдений с Филлипсом, Р.Томсон (Rodger Thompson) начал
изучать малую область того же глубокого обзора с помощью - инструмента на телескопе Хаббла, который работает в ближнем
инфракрасном диапазоне. Хотя Томсон и не искал сверхновых, случайно
на многих из его изображений оказалась SN 1997ff и ее материнская
галактика. При красном смещении z=1.7 время замедлено в 1+z=2.7
раза, т.е. в системе отсчета сверхновой прошло не 25, а всего лишь
9 суток, т.е. она все еще была достаточно яркой. На самом деле значение
z у материнской галактики было определено очень плохо - галактика
далеко, спектральных линий выявить не удалось, поэтому z оценивали
только по цветам с ошибкой в десятки процентов. По цветам самой
сверхновой удалось измерить z точнее.
Это измерение покоится на гипотезе, что SN 1997ff была типичной
сверхновой Ia. Тогда наблюденные потоки в разных фильтрах можно
подогнать к шаблонным кривым блеска известных близких сверхновых
и получить, что SN 1997ff была открыта через 8 дней после взрыва,
и что ее z=1.7.
Вывод об ускорении расширения Вселенной основан на том, что сверхновые
с красным смещением z больше 0.5 (но меньше 1) оказываются более
далекими от нас, чем они должны быть в космологических моделях,
где гравитация обычного вещества тормозит расширение см. рис.
Зависимость модуля расстояния от z в разных моделях Вселенной.
Для ускорения и нужна необычная форма энергии с отрицательным давлением
- Темная Энергия (Dark Energy) - не путать с Темной Материей, обладающей
неотрицательным давлением!
О расстоянии D(z) до сверхновых мы можем судить только по их блеску,
и говорим, что сверхновые "более далеки" только потому, что их блеск
ослаблен. Если бы свет сверхновых ослаблялся межгалактической пылью,
то вывод об ускорении расширения Вселенной в настоящую эпоху оказался
бы неверным.
Однако SN 1997ff так далеко от нас, что в момент ее взрыва галактики
были почти в три раза ближе друг к другу, Вселенная была плотнее,
тяготение обычного вещества сильнее, чем сейчас, и расширение тормозилось,
а не ускорялось. Но в таком случае блеск сверхновой при z около
1.7 уже не должен быть ослаблен, как во Вселенной, заполненной пылью.
Так оно и оказалось: модель с пылью не проходит, а модели Вселенной,
на 2/3 заполненной Темной Энергией объясняет все наблюдательные
факты.
Диаграмма, показывающая торможение расширяющейся молодой Вселенной,
которое сменяется ускорением. Photo: Ann Feild (STScI)
Какие подводные камни могут повлиять на результаты?
Во-первых, какого типа была SN 1997ff? Поскольку материнская галактика
- эллиптическая, т.е. в ней уже нет молодых массивных звезд, в ней
могут взрываться только маломассивные термоядерные сверхновые типа
Ia. С этим выводом надо согласиться. Однако нельзя гарантировать,
что SN 1997ff не обладала какими-либо особенностями.
Во-вторых, на пути к нам свет от сверхновой 1997ff прошел мимо
нескольких массивных галактик см. работы. Эффект гравитационного линзирования этими
галактиками мог заметно усилить блеск SN 1997ff и повлиять на все
выводы.
Надо заключить, что сделано важное открытие, которое еще должно
быть подкреплено дальнейшими наблюдениями далеких объектов.
|