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引力透镜使哥本哈根大学天文学家能够在天空的三个不同地方观察到同一颗超新星爆炸



"引力透镜"使哥本哈根大学天文学家能够在天空的三个不同地方观察到同一颗超新星爆炸

(蜘蛛网eeook.com报道)据cnBeta:外媒报道,来自一个遥远的星系团的巨大引力导致空间弯曲,以至于来自它们的光线被弯曲并从许多方向射向地球。这种"引力透镜"效应使哥本哈根大学的天文学家能够在天空的三个不同地方观察到同一颗爆炸的恒星。他们预测,到2037年,同一爆炸的第四张图像将出现在天空中。这项研究最近发表在《自然-天文学》杂志上,它提供了一个独特的机会,不仅可以探索超新星本身,还可以探索我们宇宙的膨胀。

爱因斯坦著名的相对论最吸引人的方面之一是,引力不再被描述为一种力,而是空间本身的“曲率”。由重的物质引起的空间曲率不仅导致行星围绕恒星旋转,而且还能弯曲光束的轨道。宇宙中最重的结构--由数百或数千个星系组成的星系团--可以使来自它们身后的遥远星系的光线弯曲,以至于它们看起来处于一个与实际完全不同的地方。

但事实并非如此:光线可以在一个星系团周围经过多条路径,这使研究人员有可能幸运地使用强大的望远镜在天空的不同位置对同一星系进行两次或多次观测。

似曾相识的超新星

围绕一个星系团的一些路线比其他路线长,因此需要更多的时间。路线越长,引力越强;这是相对论的另一个惊人的结果。这就错开了光到达我们所需的时间,从而使我们看到不同的图像。这种奇妙的效果使 Cosmic Dawn Center(由哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所和丹麦技术大学DTU空间研究所管理的基础研究中心)的一个天文学家小组与他们的国际合作伙伴一起,在天空中不少于四个不同的地方观察一个星系。这些观测是利用哈勃太空望远镜的红外波长范围进行的。

通过分析哈勃数据,研究人员注意到在一个背景星系中有三个明亮的光源,这些光源在2016年的前一组观测中很明显,当哈勃在2019年重新访问该地区时,这些光源消失了。这三个光源原来是一颗恒星的几个图像,其生命在被称为超新星的巨大爆炸中结束。

“一颗恒星在100亿年前爆炸了,远在我们自己的太阳形成之前。”Cosmic Dawn Center的Gabriel Brammer副教授解释说,他与南卡罗来纳大学的Steven Rodney教授一起领导了这项研究。

这颗绰号为"SN-Requiem"的超新星可以在银河系的四张"镜像图像"中的三张看到。每张图片都展示了这个爆炸性超新星发展的不同景象。在最后的两张图片中,它还没有爆炸。但是,通过研究星系在星系团内的分布以及这些图像如何被弯曲的空间所扭曲,实际上可以计算出这些图像的"延迟"程度。

这使得天文学家们能够做出一个非凡的预测。Gabriel Brammer解释说:“该星系的第四张图像大约晚了21年,这应该能让我们再看到超新星爆炸一次,大约在2037年的某个时候。”如果能在2037年再次目睹SN-Requiem爆炸,它不仅将证实研究人员对引力的理解,而且还有助于揭示过去几年出现的另一个宇宙学谜题,即宇宙膨胀问题。

“了解宇宙的结构将是未来十年主要地球观测站和国际空间组织的首要任务。为未来计划的研究将覆盖大部分天空,预计将揭示几十个甚至几百个像SN Requiem这样的超新星的罕见引力透镜,”Brammer阐述说。“对来自此类来源的延迟的精确测量提供了对宇宙膨胀的独特和可靠的确定,甚至可以帮助揭示暗物质和暗能量的特性。”




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