超新星的宇宙光標助力破解哈伯望遠鏡問題

天文在線 2024-05-08 21:41:19

詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡觀測到的超新星圖片可以幫助解決宇宙最神秘問題之一——美國航空航天局的詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡“捕捉”到一顆超新星,其在同一張照片中顯現三次

這張圖片顯示的是通過詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡觀測到的一定距離的超新星“H0pe”在橘黃色光圍繞的星系束中出現三次。(圖片拍攝者:博.佛瑞 等,2023年)

一位專家稱,一顆少有的奇怪的超新星在一張照片中出現三次,這爲研究者們最終解釋宇宙終極問題提供證據,並且顛覆了我們對宇宙的以往認知。

名爲SN H0pe的超新星,在三月由美國航空航天局的詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡(JWST)發現。在這些圖片中,爆炸星帶著三個亮橘黃光亮點,周圍是普朗克G165.7+67.0(G165)星系束,這些距離地球45億光年。

重力扭曲的結果作用産生了光線閃耀——當光線從諸如超新星發射而來時,由于大質量物體星系的影響,在發出光線物體和觀察者之間産生了重力場變化。這也可以確定一定距離的物體,使其更容易被研究者分析。

G165周圍的三個明亮光點看起來好像三個獨立的可見光源,或者是由foreground星系釋放出來的,但實際上,距離我們160億光年的超新星,已經通過釋放能量的方式複制了兩次。

在9月20日大思想家網站的新文章中,宇宙物理學家和科學家伊森西格爾Ethan Siegel,其本身並不熱衷于研究,指出SN H0pe可以幫助解決宇宙爆炸的長期不穩定問題——哈伯任務。’

哈伯任務基于宇宙膨脹率評估的兩種方式的差異。第一種方法,用宇宙微波背景(CMB)測量膨脹率——這是在1964年第一次觀測到大爆炸中剩余的輻射量——這些參數出自哈伯常數的一個值。第二種方法,計算如星系和超新星等特定遠離我們的物體距離有多遠,這些數值不斷增加、十分巨大並且持續更新。

圖片顯示了重力場是如何作用的。這種情況爲星系發出的“旅行”光束通過弱重力場(弱重力場産生時空扭曲)産生了扭曲,因此被地球上的觀察者接受到(圖片拍攝:美國航空航天局,ESA和L.Calcada)

但困惑科學家們數年之久的問題是爲什麽不同方法得到的結果不同。這項難題的結論甚至使得一些研究者斷言這是宇宙學的危險。斯格稱“SN H0pe可以幫助解決哈伯任務因爲它是一種1a超新星,天文學家們稱其爲‘標准宇宙光標’——一個不可思議的可信的參考點,基于此我們可以計算出宇宙的膨脹率。”

1a超新星在到達臨界質量、爆炸前從邊界組成星星中吸卷入一顆白矮星“偷來”的物質。這些明亮的爆炸有相近的初始亮度並且以同樣的速率擴展。對比地球上從各地觀測到的“標准宇宙光標”,科學家們可以准確預測出他們距離我們多遠,並且可以推導出宇宙的膨脹率。

斯格說“SN H0pe是一個相當重要的‘標准宇宙光標’,因爲它是第二遠的准確探測到的1a超新星。由于重力場的改變,圖片顯示了兩個星團,這些給研究者們的日常研究工作提供了更多的信息。”

重力場變化時的超新星和周圍的星系束圖片的全景圖。(圖片拍攝:美國航空航天局/詹姆斯韋伯空間射電望遠鏡/弗雷)

——過去420年驚人的詹姆斯韋伯射電望遠鏡圖片揭露的最明亮的超新星

——在stunning圖片中宇宙最明亮物體之一發出的極少數的‘愛因斯坦交叉’扭曲光

——最久遠的超新星幽靈般的顯示在驚人的射電望遠鏡所拍圖片中

用重複超新星圖片來修正哈伯望遠鏡的做法早有慣例。五月份,科學家們使用數據再現了改變矩陣的名爲REFSDAL的超新星,矯正了哈伯望遠鏡的常規參數值。盡管和第一種方法宇宙微波背景CMB計算出的值不同,但兩種方法間的差異可以修正,期待兩種方法以後可以完美匹配。

現在仍有一個困惑點那就是通過哈伯常數是否可以參照SN H0pe標准點計算出可信數值。研究者很自信如果JWST關注于找到更多“標准宇宙光標”,那麽哈伯望遠鏡問題將最終被解決。

BY:Harry Baker

FY: 何丹懷(懐)

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