Природный зум, эллиптическая галактика и взрыв из прошлого. Аастрономы увидели сверхновую на расстоянии 9 миллиардов световых лет

Обычно такая вспышка исчезла бы для земных телескопов почти без следа. Сверхновая SN 2025mkn вспыхнула так далеко, что астрономы вообще не рассчитывали разглядеть детали, но Вселенная подбросила редкую удачу: между Землей и погибшей звездой оказался гигантский природный усилитель.

SN 2025mkn относится к сверхновым II типа. Такой взрыв происходит, когда массивная звезда исчерпывает ядерное топливо, теряет опору и схлопывается под собственной тяжестью. Красное смещение 1,371 указывает на колоссальную дистанцию, примерно 9 миллиардов световых лет. На таком расстоянии обычный звездный взрыв слишком тусклый для подробного анализа. Однако в данном случае свет сверхновой усилила гравитационная линза.

На пути к Земле находится эллиптическая галактика, удаленная примерно на 5 миллиардов световых лет. Огромная масса галактики искривляет пространство-время и собирает свет далекого взрыва почти как гигантская линза. По оценкам исследователей, усиление составило не меньше ста раз, а возможно, приблизилось к 250. Такой вывод ученые сделали после подробного сравнения с SN 2023ixf, одной из самых хорошо изученных близких сверхновых последних лет. Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.

История открытия началась с обзора неба Zwicky Transient Facility в обсерватории Паломар в Калифорнии. Телескоп каждую ночь ищет новые и изменившиеся объекты. Система заметила яркий голубой источник рядом с передней галактикой, а первые спектры сразу показали необычную картину.

В свете обнаружились линии поглощения с двумя разными красными смещениями. Один набор принадлежал галактике-линзе, второй указывал на гораздо более далекий объект за ней. Иначе говоря, передняя галактика лишь притворялась хозяйкой вспышки. Наблюдения на телескопе Keck на Гавайях подтвердили, что астрономы увидели сверхновую II типа с красным смещением 1,371. Ранний спектр показал температуру около 27 тысяч градусов, а такая картина хорошо соответствует свежему взрыву звездного ядра.

Настоящая сложность раскрылась после наблюдений космического телескопа «Джеймс Уэбб». То, что сначала выглядело одной яркой точкой, оказалось более запутанной системой. Самый яркий источник на снимках состоит из двух почти слившихся изображений одного и того же взрыва. Расстояние между ними составляет всего 0,07 угловой секунды. Оба изображения лежат по разные стороны критической кривой галактики-линзы, то есть в области, где гравитационное усиление достигает максимума. В такой зоне даже крошечный сдвиг источника резко меняет яркость.

Кроме яркой пары, астрономы нашли и третье изображение. Третья копия расположена по другую сторону линзы и примерно в 30 раз слабее. Модели линзирования предсказывают существование еще одной, четвертой копии. Возможный след уже заметен в спектроскопических данных «Джеймса Уэбба», но уверенное подтверждение еще впереди.

Особый интерес вызывает порядок прихода света. Самое слабое изображение добралось до телескопов раньше яркой пары, но ранние данные ZTF не позволили заметить слабый сигнал. Спектр тусклого изображения выглядит более «поздним», будто астрономы поймали взрыв на более поздней стадии. Такая разница хорошо согласуется с задержкой в несколько недель между разными путями света, искривленного гравитацией.

Теперь ученые хотят точно измерить временной сдвиг между изображениями по спектрам «Джеймса Уэбба». Такой результат поможет уточнить скорость расширения Вселенной. Получается редкая и красивая история: звезда погибла 9 миллиардов лет назад, а свет далекого взрыва сегодня может подсказать, как устроен космос вокруг нас.