תעלומת הסופרנובה

אור העובר מתווך שקוף אחד לתווך שקוף אחר, שתכונותיו האופטיות שונות, נשבר ויכול להתמקד – כך פועלת עדשה אופטית. לפי תורת היחסות הכללית, גם שדה כבידה מסיט את מהלכן של קרני אור – ולפיכך מסות גדולות יכולות להוות "עדשות כבידה".

עדשות כבידה הן נושא מחקר לא רק באסטרונומיה, והן עשויות גם להועיל במחקרים אחרים. צוות חוקרים בראשות רוברט קווימבי (Quimby) ממכון קאבלי (Kavli) לפיזיקה ומתמטיקה של היקום באוניברסיטת טוקיו, הודיע כי נמצא שעדשת כבידה היא האחראית להתגברות עוצמת בהירות סופרנובה פי 30 מסופרנובות שדומות לה בתכונותיהן. תגלית זו מפריכה את ההשערה כי מדובר בסוג חדש של סופרנובה. תוצאות המחקר פורסמו לאחרונה בכתב העת Science.

באוגוסט 2010 התגלתה הסופרנובה PS1-10afx בגלקסיה מרוחקת, מעל תשע מיליארד שנות אור. התגלית נעשתה במהלך סקר שמימי שנערך באמצעות הטלסקופ PAN-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) שממוקם בהוואי, ומורכב משתי מצלמות וטלסקופ בקוטר 1.8 מ'.  PS1-10afxהתגלתה בקבוצת הכוכבים דלי, והסופרנובה היא מסוג Ia; סופרנובות אלו מתרחשות במערכת כוכבים כפולה. סופרנובות Ia נחקרות לעומק במשך שלושה עשורים והן מדגימות עקומות אור דומות מאוד במאפייניהן. צבעי הסופרנובה ועקומת האור של ה־PS1-10afx נראו כשל סופרנובת Ia סטנדרטית, אך עוצמת האור הנמדדת שלה היא, כאמור, גדולה פי 30 משל גלקסיות אחרות מסוג זה.

בתחילה היה נראה כי התגלה סוג חדש של סופרנובה סופר בהירה, אך לא נמצא הסבר על מנגנון לא מוכר שישפיע על בהירות הסופרנובה בלבד, ויותיר את מאפייני הצבע ומבנה עקומת האור ללא שינוי. התגלית הפכה לתעלומה.

הסבר אפשרי נמצא בדמות עדשת כבידה שנמצאת בינינו לבין הגלקסיה שבה התרחשה הסופרנובה. אולם האקדח המעשן לא נמצא בזירת הפשע. כלומר, היה צורך להצביע על הגוף שיצר את העדשה, כנראה גלקסיה. בספטמבר 2013, קווימבי וצוותו צילמו את PS1-10afx בשנית, הפעם בעזרת טלסקופ קק (Keck) בקוטר עשרה מ', שממוקם אף הוא בהוואי. אורה של PS1-10afx נאסף במשך שבע שעות. צוות החוקרים הצליח לדלות מידע לגבי נוכחות של גלקסיה חיוורת בינינו ובין הגלקסיה שמכילה את PS1-10afx. בהירות הגלקסיה הרחוקה, שבה נמצאת הסופרנובה, מנעה בעבר את זיהוי הגלקסיה הקרובה.

לגילוי עדשת הכבידה חשיבות בכמה מישורים. ראשית, החוקרים סבורים שככל שיימשך חקר היקום, יעלה מספר הסופרנובות המתועדות. כעת, כשהקהילה המדעית מודעת לעובדה שאפשר לצפות באורה המוגבר של סופרנובה דרך עדשת כבידה, יעלה גם מספר הדיווחים על סופרנובות
"מוגברות" כדוגמת PS1-10afx. שנית, החוקרים יוכלו לגלות מידע על התפשטות היקום בעזרת סופרנובות שכאלה. למשל, כאשר אורה של סופרנובה מסוג Ia נוספת עובר בעדשת כבידה ומשתכפל לכמה דמויות מראה, מקור הדמויות הוא בסופרנובה יחידה, אך הדרך ש"קרני האור" עוברים בחלל שונה מדמות לדמות. אם יהיה אפשר לתזמן את הופעת דמויות המראה ברזולוציית זמן גבוהה, יהיה אפשר לגלות מידע חדש על התפשטות היקום.