Lang geleden, in een sterrenstelsel ver, ver weg... explodeerde een massieve ster. Die ramp veroorzaakte een object dat een supernova wordt genoemd (vergelijkbaar met dat we de Krabnevel noemen). Op het moment dat deze oude ster stierf, begon zijn eigen sterrenstelsel, de Melkweg, zich pas te vormen. De zon bestond nog niet eens. De planeten ook niet. De geboorte van ons zonnestelsel is nog meer dan vijf miljard jaar in de toekomst.
Lichte echo's en zwaartekrachtinvloeden
Het licht van die lang geleden explosie schoot door de ruimte en droeg informatie over de ster en zijn catastrofale dood. Nu, ongeveer 9 miljard jaar later, hebben astronomen een opmerkelijk beeld van de gebeurtenis. Het verschijnt in vier afbeeldingen van de supernova gemaakt door een zwaartekrachtlens gemaakt door een melkwegcluster. De cluster zelf bestaat uit een gigantisch elliptisch sterrenstelsel op de voorgrond dat samen met andere sterrenstelsels is verzameld. Ze zijn allemaal ingebed in een klomp donkere materie. De gecombineerde zwaartekracht van de sterrenstelsels plus de zwaartekracht van donkere materie vervormt het licht van verder weg gelegen objecten terwijl het er doorheen gaat. Het verschuift eigenlijk de richting van de reis van het licht een beetje en smeert het "beeld" dat we krijgen van die verre objecten.
In dit geval reisde het licht van de supernova langs vier verschillende paden door de cluster. De resulterende afbeeldingen die we hier vanaf de aarde zien, vormen een kruisvormig patroon dat een Einstein-kruis wordt genoemd (genoemd naar natuurkundige Albert Einstein). De scène werd afgebeeld door de Hubble-ruimtetelescoop. Het licht van elk beeld arriveerde op een iets ander tijdstip bij de telescoop - binnen enkele dagen of weken na elkaar. Dit is een duidelijke aanwijzing dat elk beeld het resultaat is van een ander pad dat het licht door de cluster van sterrenstelsels en de schaal van de donkere materie heeft gevolgd. Astronomen bestuderen dat licht om meer te weten te komen over de werking van de verre supernova en de kenmerken van de melkweg waarin het bestond.
Hoe werkt dit?
Het licht dat van de supernova stroomt en de paden die het neemt, zijn analoog aan verschillende treinen die verlaat tegelijkertijd een station, allemaal met dezelfde snelheid en op weg naar dezelfde finale bestemming. Stel je echter voor dat elke trein op een andere route rijdt en dat de afstand voor elke trein niet hetzelfde is. Sommige treinen rijden over heuvels. Anderen gaan door valleien en weer anderen banen zich een weg door de bergen. Omdat de treinen over verschillende spoorlengtes over verschillende terreinen rijden, komen ze niet tegelijkertijd op hun bestemming aan. Evenzo verschijnen de supernova-afbeeldingen niet tegelijkertijd omdat een deel van het licht vertraagd is door rond te reizen in bochten die ontstaan door de zwaartekracht van dichte donkere materie in het tussenliggende sterrenstelsel TROS.
De tijdvertragingen tussen de aankomst van het licht van elk beeld vertellen astronomen iets over de ordening van de donkere materie rond de sterrenstelsels in de cluster. Dus in zekere zin gedraagt het licht van de supernova zich als een kaars in het donker. Het helpt astronomen de hoeveelheid en verspreiding van donkere materie in de melkwegcluster in kaart te brengen. De cluster zelf ligt ongeveer 5 miljard lichtjaar van ons vandaan en de supernova is nog eens 4 miljard lichtjaar verder. Door de vertragingen te bestuderen tussen de tijden dat de verschillende beelden de aarde bereiken, kunnen astronomen aanwijzingen krijgen over het soort kromgetrokken ruimteterrein waar het licht van de supernova doorheen moest reizen. Is het klonterig? Hoe klonterig? Hoeveel is er?
Antwoorden op deze vragen zijn nog niet helemaal klaar. Met name het uiterlijk van de supernova-afbeeldingen kan de komende jaren veranderen. Dat komt omdat licht van de supernova door de cluster blijft stromen en andere delen van de donkere materiewolk rond de sterrenstelsels tegenkomt.
Naast de Hubble Space Telescope's waarnemingen van deze unieke lens-supernova, astronomen gebruikten ook de W.M. Keck-telescoop in Hawai'i om verdere waarnemingen en metingen te doen van de afstand van het supernova-gaststelsel. Die informatie zal verdere aanwijzingen geven over de omstandigheden in de melkweg zoals die bestond in het vroege heelal.