這顆遙遠的超新星的光被一個經過的星系扭曲並分裂成四個方向
恆星的爆炸性死亡是一個難以置信的事件，但對於天文學家來說並不是一個不尋常的事件。但是現在，科學家們第一次以前所未有的方式發現了一顆恆星的死亡——被稱為超新星：一個遙遠的爆炸發出的光在到達地球的途中被一個擋住去路的星系扭曲了。這種扭曲放大了超新星的光，甚至把爆炸分成了四個不同的影象。這是一個獨特的發現，可以告訴我們更多關於我們宇宙的結構。
天文學家所觀察到的被稱為“引力透鏡效應”，這是阿爾伯特·愛因斯坦在他的廣義相對論中所預言的。這種想法是，大質量物體在其周圍彎曲空間和時間，而這些時空中的曲率會影響光的傳播路徑。例如，光透過一個特別大的物體時，不會沿著一條直線，而是一條彎曲的路徑。在這顆超新星的例子中，它的光遇到了一個星系，這個星系的作用就像地球上的光學透鏡一樣——聚焦光並以四種不同的方式將其分裂。
這已經不是第一次超新星的光被引力透鏡扭曲了。事實上，天文學家在2014年還看到一顆爆炸的恆星以四種不同的方式分裂。但那顆超新星被星系團透鏡化了。今天在《科學》雜誌上詳細介紹了這一個星系，它只被一個星系所透鏡化——這是以前從未見過的。這是第一次有這樣的超新星，被稱為“標準蠟燭”，被扭曲成這樣。
所有這些獨特的特徵使得這一發現對天文學家來說格外令人興奮，因為這四張超新星影象可以用來瞭解我們不斷膨脹的宇宙。專家們一致認為宇宙正在增長，但究竟增長速度有多快仍有待商榷。更仔細地研究這顆扭曲的超新星，可以為膨脹率提供更明確的答案。”這是一個我們從未想到的新工具，”斯德哥爾摩大學的宇宙學家、該研究的主要作者阿裡爾·古巴爾告訴《邊緣報》。
引力透鏡已經被用來瞭解更多的宇宙-例如更好地理解暗物質。這種神祕的物質被認為約佔我們宇宙的27%，但它不能被直接看到。所以研究暗物質的唯一方法就是觀察它如何扭曲周圍的時空。”我們關註的不是暗物質本身，而是暗物質的影響，”明尼蘇達大學的引力透鏡專家lilya Williams告訴Verge，她沒有參與這項研究。
不過，要利用引力透鏡來研究超新星，事情必須排得恰到好處。2016年9月，古巴爾和他的團隊在加州用中間帕洛瑪瞬態工廠望遠鏡搜尋恆星爆炸時偶然發現了這一意外事件。他們在天空中發現了許多超新星，但有一顆特別的恆星引起了古巴的註意。他更仔細地研究了超新星的光，發現這顆恆星比他們所見過的任何其他恆星都要遠得多。”這立刻讓我覺得這是一件很特別的事情我們在尋找超新星，但我們從來沒有尋找過那麼遠的超新星。”
研究小組隨後意識到，在遙遠的超新星旁邊有一個星系，該星系幾乎位於地球和爆炸恆星的中間。這時它發出咔噠聲：銀河系將超新星的光放大了50倍，使其比正常亮度高出50倍，更容易從地球上發現。當天文學家用哈勃太空望遠鏡等其他儀器研究這一事件時，他們發現這顆超新星被銀河系放大成了四幅獨立的影象。古巴爾說，之所以會發生這種情況，是因為星系的形狀使得它在光可以穿越的時空中創造了四條不同的路徑。
由於這顆正在爆炸的恆星是一顆“標準蠟燭”超新星，這一發現顯得格外特別。這些超新星以非常可預測的方式爆炸，亮度相同。透過瞭解這顆恆星在沒有透鏡效應的情況下會有多亮，古巴爾和他的團隊能夠非常精確地測量這個星系將超新星的光放大了多少。反過來，這也讓他們對星系的組成和物質的分佈有了一個很好的瞭解。
除此之外，這種特殊型別的超新星還將使天文學家能夠計算出宇宙膨脹的速度。天文學家可以測量四幅影象中每一幅的光到達地球所需的時間。比較這些到達時間可以計算出膨脹率。
儘管如此令人興奮的是，這些測量可能並不能完全解決關於宇宙增長的爭論。但好訊息是，未來可能會有更多這樣的機會。古巴說，這一發現告訴天文學家如何尋找類似的扭曲超新星。他們發現的越多，我們就越接近瞭解宇宙的發展速度。”他說：“這是方**上的突破——我們知道如何尋找更多。”只要有點運氣和耐心，我們就能在未來幾年找到答案。”
- 發表於 2021-05-10 19:37
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