消失的超新星将在16年后再次出现

100亿年前,远在太阳系形成之前,一次巨大的爆炸释放出大量高能量的光。一颗恒星在一颗耀眼的超新星中死亡,尽管这是很久以前的事,但闪光只在2016年被看到,不久后就消失了。但如果你错过了,不要担心:我们还能看到爆炸。

这颗超新星是由法国、美国和丹麦的研究人员组成的团队用哈勃太空望远镜观测到的。通过分析来自太空特定区域的哈勃红外数据,该团队意识到2016年观测到的三个光源在2019年消失了。事实证明,这三个光源都来自一次爆炸,但光线通过不同的路径到达了哈勃的镜头。令人兴奋的是,根据研究小组的计算,另一束光预计将在2037年到达地球。这项研究今天发表在《自然天文学》杂志上。

这颗超新星位于MRG-M0138星系,它的重现是由于引力透镜效应的原理。当光子(光的粒子)从某个宇宙源发射出来时,它们沿着直线向空间的各个方向发射。但当它们在凌日过程中经过一个大质量物体时,光子可能会绕着那个结构弯曲。

“这就像一列火车,必须进入一个深谷,然后再爬出来,”南卡罗莱纳大学(University of South Carolina)的天文学家、最近这篇论文的主要作者史蒂文·罗德尼(Steven Rodney)在一封电子邮件中告诉Gizmodo。“它在进入和离开的过程中会减速,这为它大约100亿年的旅程增加了大约20年。”

在这种情况下,超新星(名为2016jka,也被称为安魂曲)产生的光围绕着一个名为MACS J0138的星系团弯曲。环绕这个巨大结构的一些路径比其他的更长。这就是为什么远古宇宙瞬间喷出的光在不同的时间到达地球,相隔数年。

2016年的观测包括三个光源,它们在太空的一个特定区域出现了大约100天。(“就像一张婴儿照片和两张焦虑的青少年(超新星)照片,”罗德尼说。)这些闪光到2019年就消失了,但该团队计算出,来自那次远古爆炸的更多光将在大约16年后到达。

这种引力透镜效应的长程测量可以帮助天体物理学家在令人困惑的哈勃常数上画出一个圆珠,这个数字描述了宇宙膨胀的速率,可以用几种不同的方法测量,得到不同的值。科学家们不知道为什么这些方法给出了不同的值,但是测量重力透镜的实例,比如安魂曲超新星的实例,为这个问题提供了更多的数据。

“理解宇宙的结构将是一个主要的地面天文台的重中之重,国际空间组织在未来十年,”盖伯瑞尔布拉姆说,论文的作者和黎明宇宙中心的天体物理学家,在哥本哈根大学的新闻稿。“未来的研究计划将覆盖大部分天空,预计将揭示几十甚至数百个罕见的超新星透镜,比如SN安魂曲。这些来源对延迟的精确测量为宇宙膨胀提供了独特而可靠的确定,甚至可以帮助揭示暗物质和暗能量的属性。”

即将发射的罗马太空望远镜正是为了这个目的:通过测量由白矮星爆炸产生的超新星的距离和运动来研究暗能量,这正是最近的研究小组怀疑的安魂曲。罗马望远镜实际上是利用这些超新星的亮度来探测哈勃常数的变化,并嗅出导致数字波动的原因。

有趣的是,Brammer告诉Gizmodo,理论上有可能,通过观察他们预计将在2037年左右看到下一道闪光的地点,科学家们真的可以看到这颗超新星前的白矮星。“原则上,我们今天可以观测到那颗微弱的小星星,”布拉默说,“不过我估计,在几个数量级之内,它需要一个比哈勃大一万亿倍的望远镜——直径2000公里——才能观测到。”这听起来不太实际,但嘿,天体物理学家可以梦想。

作者:是柚子呀,如若转载,请注明出处:https://eozlab.com/zirankexue/tianwen/1434.html