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宇宙放大镜揭示超新星爆炸40亿光年

2020-01-13 06:04:04 来源:工人日报

  

科学家们观察到了一个距离40亿光年远的超新星爆炸,这是一种极端情况下的引力透镜 - 远处的物体会被弯曲从它们发出的光线的星系放大。

在一项研究 ,研究人员宣布了引力透镜的极端情况。 在其中,他们能够拍摄特定类型的超新星Ia型的四张图像。 这些爆炸的恒星在过去的20年中被很好地理解并用于研究宇宙的膨胀。

但在这种情况下,超新星被放大了50多倍,并产生了四个独立的图像。 这为科学家提供了准确测量光线被空间扭曲的程度的机会。 通过使用这些测量结果以及未来对其他超新星的观测,科学家将能够以惊人的准确度计算出宇宙膨胀的速度。

引力透镜使科学家能够研究遥远的宇宙。 星系弯曲穿过它们的光线,在时空中创造出一条曲线。 这是爱因斯坦广义相对论的基础之一。 由此产生的曲线创造了一个透镜,可以偏转经过的光线的路径,创造出科学家可以用来研究远处物体的宇宙放大镜。

然而,只有当感兴趣的物体直接位于星系后面时,这才真正起作用 - 该对必须处于近乎完美的对齐状态。

该技术通常用于研究诸如爆炸恒星(称为超新星和黑洞)之类的物体。

supernova 重力透镜超新星的放大视图。 乔尔约翰逊]

瑞典斯德哥尔摩大学实验粒子天体物理学教授,新研究的主要作者Ariel Goobar在接受电子邮件采访时告诉“新闻周刊” :“这些是经过精心校准的爆炸,用于准确绘制扩张历史。宇宙 正是由于对Ia型超新星的观察,才发现宇宙膨胀加速,2011年获得诺贝尔奖,并且经常归因于宇宙织物中存在一种神秘的主导成分,能源。'”

但研究Ia型超新星有问题。 因为这是一个短暂的事件,如果它与星系排成一线,科学家必须快速研究它。 9月,Goobar和他的同事发现了一颗与前景星系对齐的超新星。 他们建立了几个望远镜,包括哈勃太空望远镜,对爆炸进行详细测量。

gravitational lensing 图像显示了如何使用引力透镜来放大超新星。 ALMA(ESO / NRAO / NAOJ),L。Calçada(ESO),Y。Hezaveh等人,由Joel Johansson编辑和修改

他们得到的是在不同时间返回的光的四​​个高度放大的图像。 因为科学家们非常了解Ia型超新星 - 它们爆炸的方式以及它们的亮度 - 团队能够使用这些图像来观察时空曲率的差异。

“这些观测结果显示,超新星光被分成四个独立的图像,对应于透镜星系周围光线的四条不同路径,”Goobar说。 “这给我们带来了令人兴奋的可能性。 由于光束穿过不同的路径,对应于不同的长度,因此可能出现它们到达的时间差。

“图像之间的时间差异既对镜头的质量和属性敏感,也对宇宙的整体膨胀率敏感 - 自从光线开始旅行以来,宇宙越膨胀,光路越长。 这也导致到达时间之间的差异更长,因为光以恒定的速度传播。“

如果科学家能够产生类似的Ia型超新星观测,它们可以用来计算宇宙以无与伦比的精度扩展的速度。

“在20世纪60年代中期,挪威天文学家Sjur Refsdal提出了这种技术来测量宇宙的膨胀率,我们希望能够将这种技术应用于iPTF16geu [研究的超新星]。 然而,即使对这个特殊超新星的观测不足以进行精确测量,我们也非常乐观地能够探测到许多新的,带有透镜的Ia型超新星。

“我们信心的原因是发现iPTF16geu的容易程度。 我们目前正在升级用于此探测的相机,并且到今年年底将能够扫描天空寻找新的引力透镜超新星,比过去效率高10倍。 这将使我们能够研究重力,物质在星系中是如何聚集的以及宇宙的膨胀。“

(责任编辑:凤夔)
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