En nyfunnen supernova har visat sig få sitt ljus förstärkt genom en gravitationslins. Supernovan, som ligger 7 miljarder ljusår bort i stjärnbilden Vattumannen, syns i riktning förbi en galax som ligger ”bara” 3,5 miljarder ljusår bort. Gravitationen från denna galax, på supernovans halva avstånd, kröker rumtiden på ett sätt som gör att ljuset från supernovan verkar 56 gånger starkare än det annars hade varit för en supernova på dess avstånd. Galaxen på halva vägen verkar alltså som en s.k. gravitationslins och hjälper observatörerna på traven, eftersom supernovor på så stora avstånd annars är svåra att studera i detalj. Matt O’Dowd (själv gravitationslinsforskare) förklarar i en film från PBS Space Time mer om hur gravitationslinser fungerar.

Schematisk bild av gravitationslins. Bild: NASA/STScI-2000-07
Denna bild visar hur en gravitationslins fungerar. I denna schematiska figur böjs ljuset (gråa pilar) från den avlägsna galaxhopen till höger när det passerar en stor massa, som t.ex. galaxhopen i cirkeln vid bildens mitt. För en jordisk observatör (till vänster) verkar då ljuset från den avlägsna galaxhopen (eller, i vårt fall, supernovan) komma från litet andra riktningar (röda pilar) än vad det annars skulle. Ljuset har linsats. Bild: NASA/STScI-2000-07

Supernovan, som heter iPTF16geu, är av typ Ia. Det innebär att en vit dvärgstjärna har exploderat, fast experterna bråkar alltjämt om vilken tändhatt som är vanligast vid sådana smällar. En annan vit dvärg, eller en mer uppblåst grannstjärna? Supernovan har sitt namn efter det projekt som hittade den: iPTF, intermediate Palomar Transient Factory. I detta projekt deltar Stockholms universitet. Där intresserar sig bland andra Ariel Goobar, Rahman Amanullah och Tanja Petrushevska vid Fysikum för de supernovor som vi har turen att se genom gravitationslinser.

Denna kupol rymmer 1,2 m-teleskopet på Palomar-observatoriet. Bild: Palomar/Caltech.
I denna kupol står 1,2 m-teleskopet på Palomar-observatoriet. Med detta teleskop upptäcktes supernova iPTF16geu. Bild: Palomar/Caltech.

Supernova iPTF16geu upptäcktes 5 september i bilder från 1,2 m-teleskopet på Palomarobservatoriet i USA. En medarbetare i Israel, Ofer Yaron, lade märke till den nya ljuspunkten. Det var inget märkligt; tiotals supernovor i andra galaxer upptäcks varje dygn. Uppståndelsen började efter 2 oktober, då ett spektrum tagits av iPTF16geu och detta några dagar senare följts upp med det berömda 5 m-teleskopet på Palomar. Spektrum visade på en typisk Ia-supernova, men på stort avstånd (på astronomspråk: rödförskjutning 0,409). Att supernovan verkade onormalt ljusstark, och spektrum visade tecken på att en galax på halva avståndet låg i synlinjen, pekade på att detta var en linsad supernova. Ett telegram (termen är svårt att ta död på!) gick ut 7 oktober och sedan dess har Goobar och hans grupp granskat iPTF16geu med bästa tillgängliga maskineri. VLT i Chile tog högupplösta bilder med adaptiv optik 11 oktober och ett av Keck-teleskopen på Hawaii gjorde fyra gånger skarpare observationer 13 oktober. Om galaxen i förgrunden är väl linjerad med supernovan skulle man se supernovans ljus utsmetat i en ring runt galaxen. Just detta visade bilderna från Keck, enligt ett nytt telegram.

iPTF16geu fotograferad av rymdteleskopet Hubble 25 oktober 2016. Bild: Ariel Goobar & medarbetare (arXiv:1611.00014)
Supernova iPTF16geu fotograferad 25 oktober 2016 av rymdteleskopet Hubble. De fyra vita fläckarna utmed randen av det ljusblåa området är de fyra linsade bilderna av iPTF16geu. Den vita fläcken i mitten är den galax på halva vägen som orsakar gravitationslinsen. Vänster bild är tagen genom ett grönt filter, mittersta genom ett rött filter och den högra genom ett infrarött filter. Varje bildruta är en 1 bågsekund (1/3600 grad) bred. Bilder: Ariel Goobar & medarbetare (arXiv:1611.00014)

Goobar & medarbetare sökte, och fick, även tillstånd att observera iPTF16geu med rymdteleskopet Hubble. Dessa observationer inleddes 20 oktober. Ovan visas en del av resultatet! Att få tid på Hubble-teleskopet med så kort varsel är ovanligt och säger något om intresset för iPTF16geu. Vi knackade på hos Ariel Goobar och frågade vad som gör iPTF16geu särskilt intressant.

– Det häftiga med iPTF16geu är att den ger oss chansen att observera en Ia-supernova, som har ett välkänt beteende, sedd genom en gravitationslins. Vi kan använda supernovatypens välkända ljuskurva för att bestämma hur mycket gravitationslinsen förstorar. Genom att mäta tiderna när de olika linsade bilderna av supernovan dyker upp kan vi mäta Hubble-konstanten, som Sjur Refsdal föreslog redan på 60-talet. Precisionen i vår bestämning av Hubble-konstanten avgörs då av hur precist vi kan mäta tiderna, berättar Ariel.

En förhandsversion av den vetenskapliga artikel som beskriver iPTF16geu kom ut 2 november. Här beskriver Ariel Goobar och hans medarbetare supernovan och de observationer man gjort av den med bl.a. Hubble-teleskopet och Keck. Även Nordiska Optiska Teleskopet, NOT, på La Palma har använts i studien.

Vi skrev 2014 här på Populär Astronomi om SN Refsdal (uppkallad efter den norske astronomen som Ariel nämnde). Det var den första supernova man observerat 4 gravitationslinsade bilder av. SN Refsdal var dock en exploderande jättestjärna och till skillnad mot en Ia-supernova inte lika förutsägbar. I sin artikel hoppas Ariel och hans grupp på att de nya astronomiska sökprojekt som ska inledas under de kommande åren kommer att hitta fler linsade Ia-supernovor som iPTF16geu. Det kommer att betyda mycket för vår förmåga att mäta Hubble-konstanten, studera detaljer i avlägsna galaxer och möjligen testa gravitationens uppträdande på stora avståndsskalor i universum, enligt Ariel och gruppen.

Redaktionen noterar: Anders Nyholm är doktorand vid Institutionen för astronomi (Stockholms universitet) och forskar själv inom iPTF-projektet.