Det är utmanande att göra förutsägelser, speciellt inom astronomi. Det finns dock några prognoser astronomer kan lita på, till exempel tidpunkten för kommande mån- och solförmörkelser och urverkets återkomst för vissa kometer.

Nu, ser långt bortom solsystemet, astronomer har lagt till en solid förutsägelse av en händelse som händer djupt i det intergalaktiska rymden:en bild av en exploderande stjärna, dubbat Supernova Requiem, som kommer att dyka upp runt år 2037. Även om denna återsändning inte kommer att synas för blotta ögat, några framtida teleskop borde kunna upptäcka det.

Det visar sig att detta framtida utseende kommer att vara den fjärde kända bilden av samma supernova, förstorad, ljusnade, och delas upp i separata bilder av en massiv förgrundskluster av galaxer som fungerar som en kosmisk zoomlins. Tre bilder av supernovan hittades först från arkivdata tagna 2016 av NASA:s rymdteleskop Hubble.

De många bilderna produceras av monstergalaxklustrets kraftfulla gravitation, som förvränger och förstorar ljuset från supernovan långt bakom den, en effekt som kallas gravitationslinser. Först förutspått av Albert Einstein, denna effekt liknar en glaslins som böjer ljus för att förstora bilden av ett avlägset objekt.

De tre linsade supernovabilderna, ses som små prickar fångade i en enda Hubble-ögonblicksbild, representerar ljus från de explosiva efterdyningarna. Prickarna varierar i ljusstyrka och färg, som betecknar tre olika faser av blekningssprängningen när den svalnade med tiden.

"Denna nya upptäckt är det tredje exemplet på en multipelbildad supernova för vilken vi faktiskt kan mäta fördröjningen i ankomsttider, " förklarade huvudforskaren Steve Rodney vid University of South Carolina i Columbia. "Det är den mest avlägsna av de tre, och den förväntade fördröjningen är utomordentligt lång. Vi kommer att kunna komma tillbaka och se den slutliga ankomsten, vilket vi förutspår kommer att vara 2037, plus minus ett par år."

Ljuset som Hubble fångade från klustret, MACS J0138.0-2155, tog cirka fyra miljarder år att nå jorden. Ljuset från Supernova Requiem behövde uppskattningsvis 10 miljarder år för sin resa, baserat på avståndet till dess värdgalax.

Teamets förutsägelse om supernovans återkomst är baserad på datormodeller av klustret, som beskriver de olika vägar supernovaljuset tar genom labyrinten av klumpig mörk materia i den galaktiska grupperingen. Mörk materia är ett osynligt material som utgör huvuddelen av universums materia och är byggnadsställningen på vilken galaxer och galaxhopar byggs.

Varje förstorad bild tar en annan väg genom klustret och anländer till jorden vid en annan tidpunkt, till följd av, till viss del, till skillnader i längden på de vägar som supernovaljuset följde.

"När något ljus passerar nära ett mycket massivt föremål, som en galax eller galaxhop, förvrängningen av rum-tid som Einsteins allmänna relativitetsteori säger oss är närvarande för vilken massa som helst, fördröjer ljusets färd runt den massan, " sa Rodney.

Han jämför supernovans olika ljusvägar med flera tåg som lämnar en station samtidigt, alla färdas med samma hastighet och på väg till samma plats. Varje tåg, dock, tar en annan väg, och avståndet för varje rutt är inte detsamma. Eftersom tågen färdas över olika spårlängder över olika terräng, de anländer inte till sin destination samtidigt.

Dessutom, den linsade supernovabilden som förutspås att dyka upp 2037 ligger efter de andra bilderna av samma supernova eftersom dess ljus färdas direkt genom mitten av klustret, där den tätaste mängden mörk materia finns. Den enorma massan av klungan böjer ljuset, ger den längre tidsfördröjningen. "Detta är den sista att anlända eftersom det är som tåget som måste gå djupt ner i en dal och klättra tillbaka ut igen. Det är den långsammaste typen av resa för ljus, " förklarade Rodney.

De linsade supernovabilderna upptäcktes 2019 av Gabe Brammer, en studie medförfattare vid Cosmic Dawn Center vid Niels Bohr Institute, Köpenhamns universitet, i Danmark. Brammer såg de speglade supernovabilderna medan han analyserade avlägsna galaxer förstorade av massiva galaxhopar i förgrunden som en del av ett pågående Hubble-program som heter REsolved QUIEscent Magnified Galaxies (REQUIEM).

Han jämförde nya REQUIEM-data från 2019 med arkivbilder tagna 2016 från ett annat Hubble-vetenskapsprogram. Ett litet rött föremål i 2016 års data fångade hans blick, som han från början trodde var en avlägsen galax. Men det hade försvunnit i 2019 års bilder.

"Men då, vid ytterligare granskning av 2016 års uppgifter, Jag märkte att det faktiskt fanns tre förstorade föremål, två röda och en lila, " förklarade han. "Var och en av de tre objekten parades ihop med en linsbild av en avlägsen massiv galax. Det antydde omedelbart för mig att det inte var en avlägsen galax utan faktiskt en övergående källa i det här systemet som hade bleknat ur sikte på 2019 års bilder som en glödlampa som hade flickats av."

Brammer slog sig ihop med Rodney för att göra en ytterligare analys av systemet. De linsade supernovabilderna är arrangerade i en båge runt klustrets kärna. De visas som små prickar nära de utsmetade orangea dragen som tros vara de förstorade ögonblicksbilderna av supernovans värdgalax.

Studiens medförfattare Johan Richard vid universitetet i Lyon i Frankrike tog fram en karta över mängden mörk materia i klustret, slutsatsen från linsen den producerar. Kartan visar de förutsedda platserna för linsobjekt. Denna supernova förutspås att dyka upp igen 2042, men det kommer att bli så svagt att forskargruppen tror att det inte kommer att synas.

Att fånga repriset av den explosiva händelsen kommer att hjälpa astronomer att mäta tidsfördröjningarna mellan alla fyra supernovabilder, som kommer att ge ledtrådar till vilken typ av skev rymdterräng som den exploderade stjärnans ljus var tvungen att täcka. Beväpnad med dessa mått, forskare kan finjustera modellerna som kartlägger klustrets massa. Att utveckla exakta kartor av mörk materia över massiva galaxhopar är ett annat sätt för astronomer att mäta universums expansionshastighet och undersöka naturen hos mörk energi, en mystisk form av energi som motverkar gravitationen och får kosmos att expandera i snabbare takt.

Denna tidsfördröjningsmetod är värdefull eftersom det är ett mer direkt sätt att mäta universums expansionshastighet, Rodney förklarade. "Dessa långa förseningar är särskilt värdefulla eftersom du kan få en bra, exakt mätning av tidsfördröjningen om du bara har tålamod och väntar i flera år, i detta fall mer än ett decennium, för att den sista bilden ska återvända, " sa han. "Det är en helt oberoende väg att beräkna universums expansionshastighet. Det verkliga värdet i framtiden kommer att vara att använda ett större urval av dessa för att förbättra precisionen."

Att titta på linsbilder av supernovor kommer att bli allt vanligare under de kommande 20 åren i och med lanseringen av NASA:s romerska rymdteleskop Nancy Grace och starten av verksamheten vid Vera C. Rubin-observatoriet. Båda teleskopen kommer att observera stora delar av himlen, vilket kommer att tillåta dem att upptäcka dussintals fler multipelbildade supernovor.

Framtida teleskop som NASA:s James Webb rymdteleskop kan också upptäcka ljus från supernova Requiem vid andra epoker av explosionen. Teamets resultat kommer att visas den 13 september i journalen Natur astronomi.