H0pe: Una supernova osservata attraverso la lente gravitazionale aiuta gli astronomi a calcolare la costante di Hubble
Tre distinti punti di luce osservati nel 2023 dal telescopio spaziale Webb in un ammasso galattico nell’Orsa Maggiore che in una precedente osservazione, effettuata tramite Hubble, non erano presenti: quei tre punti sono un’unica supernova e si trova molto, molto lontano.
Denominata H0pe, la supernova risulta visibile solo grazie all’effetto lente gravitazionale che si verifica quando un oggetto massiccio, meglio ancora un insieme di galassie come l’ammasso PLCK G165.7+67.0, piega la luce degli oggetti situati (dal nostro punto di vista) dietro di esso ingrandendoli, consentendo agli scienziati di osservare in modo dettagliato corpi celesti che altrimenti sarebbero del tutto invisibili a causa della grande distanza che ci separa da loro.
Brenda Frye, astronoma presso l’Università dell’Arizona, paragona questa osservazione al guardare in uno specchio a tre ante: “Nell’immagine di Webb questo è stato dimostrato proprio davanti ai nostri occhi in quanto quella centrale era capovolta rispetto alle altre due, un effetto della ‘lente’ previsto dalla teoria”.
La supernova H0pe esplose quando l’universo aveva 3,5 miliardi di anni (oggi ne ha 13,8)
La lente gravitazionale è infatti un effetto teorizzato da Albert Einstein, così come la visione in contemporanea di più immagini dello stesso oggetto e negli ultimi anni il fenomeno è stato osservato diverse volte (recentemente sono state visualizzate delle galassie dall’alba dell’universo) grazie ai telescopi dotati di capacità un tempo impensabili come Hubble e Webb. Gli astronomi possono così osservare l’evento supernova in tre diverse fasi dell’esplosione.
H0pe è una supernova di tipo Ia, una classe di esplosioni stellari utili come candele standard in astronomia. Le supernove di questo tipo sono note per la loro luminosità intrinseca prevedibile, il che le rende strumenti affidabili per misurare le distanze nell’universo.
Il ritardo temporale mostrato da ogni immagine permette ai ricercatori di determinare un nuovo valore per la costante di Hubble: 75,4 chilometri al secondo per megaparsec, con un margine di errore di più 8,1 o meno 5,5, una misurazione coerente con altri valori elevati della costante derivati da osservazioni di galassie vicine.
Si tratta di una scoperta che potrebbe aiutare a risolvere il problema noto come tensione di Hubble, ovvero la discrepanza tra le misurazioni del tasso di espansione dell’universo basate sulla radiazione cosmica di fondo (l’eco del Big Bang) e quelle che considerano l’osservazione della distanza e della velocità di allontanamento delle galassie e delle stelle cefeidi vicine (universo locale), che restituiscono valori diversi poiché indicano nel primo caso un tasso di espansione più lento e nel secondo più rapido.
La misurazione della costante di Hubble necessita di ulteriori metodi oltre ai due già utilizzati
Lo sfruttamento della lente gravitazionale per misurare la costante di Hubble è un nuovo metodo indipendente dai precedenti per calcolare questo valore cosmologico fondamentale ed è solo la seconda opportunità presentatasi agli astronomi per studiare una supernova di tipo Ia in questo modo particolare.
“La supernova è stata chiamata SN H0pe perché dà agli astronomi la speranza di comprendere meglio il tasso di espansione mutevole dell’universo” spiega Frye.
La discrepanza fra i due sistemi di misurazione finora adottati ha portato a un ampio dibattito fra gli astronomi, con alcuni che suggeriscono potrebbe essere necessaria una nuova fisica per spiegare la differenza. I dati di Supernova H0pe contribuiscono a questa discussione fornendo una nuova misurazione precisa della costante di Hubble che si approssima maggiormente ai valori più alti associati all’universo locale.
“Questa è una delle grandi scoperte di Webb e sta portando a una migliore comprensione di questo parametro fondamentale del nostro universo” afferma Rogier Windhorst, astronomo leader del programma PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), portato avanti grazie agli strumenti del telescopio Webb, che continuerà a studiare la Supernova H0pe (e qualsiasi altra supernova osservabile attraverso il fenomeno della lente gravitazionale), con l’obiettivo di perfezionare ulteriormente la conoscenza della costante di Hubble ed esplorare la natura della tensione di Hubble approfondendo aspetti critici riguardo l’espansione dell’universo e la natura della materia oscura.
Lo studio JWST Spectroscopy of SN H0pe: Classification and Time Delays of a Triply Imaged Type Ia Supernova at z = 1.78 è stato pubblicato su The Astrophysical Journal
Inoltre SN H0pe: The First Measurement of H0 from a Multiply-Imaged Type Ia Supernova, Discovered by JWST è disponibile in preprint su arXiv, in attesa di pubblicazione.
