

大约 93 亿年前,一次超新星在我们的宇宙中爆炸。从那时起,它的光芒一直在穿越数十亿光年的距离,才能到达我们称之为家的小小星球。但在这次超新星和地球之间,恰好有一个巨大的星系,位于一个星系团中,这对来自这颗爆炸恒星的光的路径产生了有趣的影响。
利用哈勃太空望远镜,加州大学伯克利分校的研究人员 观察到了该星系对超新星光芒的引力透镜效应。由于该星系质量巨大,它会扭曲周围的时空,从而弯曲到达地球的光线。因此,该星系在其边缘产生了超新星的四个独立图像——这种现象被称为爱因斯坦十字。
出现四个图像意味着,相对于我们而言,超新星几乎正好位于星系的正后方。当遥远物体发出的光经过一个质量巨大的物体时,扭曲的时空会改变光的传播方向,使其无法直线传播。如果这些物体之间的对齐不是完美的——这种情况几乎总是发生的——就会产生类似弧形和细丝状的扭曲。但当地球、星系和超新星处于一条直线上时,光的路径会完美地被打断,使其在星系周围的许多不同位置出现。
据发表在《科学》杂志上的研究首席研究员 Patrick Kelly 称,天文学家已经看到许多遥远的类星体以爱因斯坦十字的形式出现,但这是超新星首次以这种形式出现。在接下来的五年里,十字可能会被超新星的其他图像所取代,这些图像会被引力透镜扭曲成不同的构型。这是因为爆炸的光线正沿着许多不同的路径围绕星系到达我们的眼睛。
“超新星的到达是有先后顺序的,”Kelly 说。“如果你想在高峰时段穿过城市,你可以选择许多不同的路径到达目的地,但所需的时间不一定相同。来自超新星的光正以不同的路径向我们传播,它可以绕过星团或穿过中间。”
Kelly 表示,通过这些超新星的图像副本,他们可以更多地了解星系内的质量分布,并测量宇宙的膨胀。通过比较超新星未来图像到达的时间,科学家们可以精确计算出该星系的质量和密度,以及我们的宇宙正在向外扩张的速度。