Supernovae Ia sotto le lenti cosmiche

La lente cosmica MACS J1720+35 aiuta Hubble a trovare una supernova lontana. Questa immagine è stata scattata tra marzo e giugno 2012 con la Wide Field Camera 3 e l’Advanced Camera for Surveys di Hubble. Crediti: NASA, ESA, S. Perlmutter (UC Berkeley, LBNL), A. Koekemoer (STScI), M. Postman (STScI), A. Riess (STScI/JHU), J. Nordin (LBNL, UC Berkeley), D. Rubin (Florida State), and C. McCully (Rutgers University)

Dove non arrivano i telescopi tradizionali, arrivano le cosiddette lenti cosmiche, cioè una o più galassie la cui gravità permette di deflettere e amplificare la luce di altre galassie o di stelle e supernove altrimenti troppo lontane per essere osservate. È questa la scoperta realizzata da due gruppi di astronomi del Supernova Cosmology Project e del Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH), che hanno osservato per la prima volta tre lontane supernovae usando il telescopio di NASA ed ESA Hubble e il valido aiuto di tre massicci cluster di galassie, Abell 383, RXJ1532.9+3021 e MACS J1720.2+3536. Le tre supernovae, rispettivamente Tiberius, Didius e Caracalla, sono speciali perché sono le prime del loro tipo mai osservate tramite una lente cosmica. Di recente la supernova PS1-10afx era già stata osservata perché amplificata di 30 volte grazie all’ausilio di una lente gravitazionale naturale, una galassia.

“Per la prima volta abbiamo trovato delle supernovae di tipo Ia (originate dall’esplosione di una stella di grande massa) che possono essere usate per controllare i cluster che fungono da lenti cosmiche”, ha detto Sauabh Jha della Rutgers University (USA). “Dato che siamo già in grado di valutare e stimare la luminosità intrinseca della supernovae di tipo Ia, siamo in grado di misurare in maniera indipendente l’ingrandimento della lente, che non è possibile in altri modi”. Queste specialissime lenti di ingrandimento cosmiche agiscono come dei veri e propri telescopi gravitazionali, perché la loro forza di gravità amplifica la luce, spesso debole, che le attraversa. Cosa vuol dire? Il fenomeno fa sì che oggetti anche molto distanti dalla Terra e dai nostri telescopi in orbita possano essere osservati: stelle, galassie e supernovae appaiono più grandi e più luminosi se osservati tramite queste lenti cosmiche. Questo fenomeno era già stato previsto dalla Teoria della Relatività Generale di Albert Einstein.

I due gruppi di ricerca hanno misurato la luminosità di queste supernovae tramite la loro esplosione per poi calcolare di quanto sono state amplificate grazie alle lenti cosmiche. In particolare una delle supernovae è apparsa due volte più luminosa solo perché osservata tramite una galassia che l’ha ingrandita. Due delle supernovae sono state scoperte nel 2012 e l’altra tra il 2010 e il 2011. Gli astronomi hanno utilizzato due strumenti montati a bordo di Hubble, l’Advanced Camera for Surveys e la Wide Field Camera 3, che lavora in infrarosso. In aggiunta, gli esperti hanno anche utilizzato dati provenienti da altri telescopi a terra e in orbita per confermare la loro tesi e per stimare la distanza delle supernovae.

“È incoraggiante che due studi separati abbiano portato alla stessa conclusione”, ha detto Jakob Nordin del Supernova Cosmology Project. “Questi primi studi forniscono le linee guida per le osservazioni future e più accurate di supernovae amplificate da lenti cosmiche”, ha spiegato. In futuro, anche dopo che Hubble verrà sostituito dal James Webb Space Telescope, verranno trovate molte altre lenti gravitazionali naturali e molte altre supernovae di tipo Ia, le più studiate dagli astronomi.

I risultati dello studio del team di CLASH verranno pubblicati questo mese su The Astrophysical Journal, mentre la ricerca del tema di Supernova Cosmology Project apparirà sul numero di maggio di Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Per saperne di più:

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Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni