尽管夜空常常显得如此宁静和静止,但仔细观察会发现其中充满了不断的运动和变化。位于加州的帕洛玛瞬变工厂(Intermediate Palomar Transient Factory, iPTF)正在搜寻天空中短暂出现的现象,例如亮度波动的恒星,或者行星凌过其恒星的现象。
2016年9月的一个晚上,该天文台发现了一个之前从未出现过的景象:一颗超新星突然爆发了。
斯德哥尔摩大学的宇宙学和物理学研究员Ariel Goobar说:“这颗超新星之所以立即引起我的注意,是因为考虑到它与我们的距离,它的亮度实在太高了。它的亮度比应有的亮度高出50多倍。”
一旦他和他的同事们确定他们的数据没有问题,他们就意识到,来自超新星的光线正被一个从前面经过的星系放大。放大后,他们发现竟然可以看到围绕着这个中间星系的四张超新星的图像。
这些结果于今日发表在《科学》杂志上,它们可能有助于测量宇宙膨胀的速度——这是宇宙学家仍在争论的问题。
扭曲的视角
就像一块橡胶片上的沉重保龄球一样,星系或其他大质量物体的引力可以扭曲其周围的时空结构。因此,当超新星(命名为iPTF16geu)的光线遇到这个星系时,星系就像一个透镜,将光线分裂成四张独立的图像,并以一种放大了其强度的形式弯曲它。
2015年,加州大学伯克利分校的一个团队首次成像了一颗引力透镜效应下的超新星。今天宣布的消息令人兴奋,因为这种类型的超新星应该更容易探测宇宙的结构。
iPTF16geu 是一种 Ia 型超新星。这些垂死的恒星以一致的亮度燃烧,这有助于科学家测量它们的距离。因此,它们被称为标准烛光。
由于 Goobar 和他的团队知道这颗超新星的光线随时间的变化规律,他们正在利用它来估算通过不同空间路径到达的四张超新星图像的到达时间差。 Goobar 说,这种到达时间差“非常宝贵,因为它可用于测量宇宙的膨胀率,即哈勃常数。”这项工作仍在进行中。
更多谜团
由于今年计划进行一些升级,帕洛玛天文台的效率将提高10倍。Goobar 和他的团队希望在未来几年内能发现更多像这样的引力透镜系统,以进一步完善他们对宇宙膨胀率的测量,并希望能为星系的引力透镜效应提供更多启示。
Goobar 说:“我们对超新星光线的巨大放大感到困惑。如果我们只看到放大5倍的情况,那么我们发现它的可能性会高出1000倍。为什么我们没有看到那些?我们只是幸运地找到了一个放大52倍的系统吗?”
这篇新论文的合著者Robert Quimby表示,他对iPTF能够发现这个天体感到惊讶。科学家们原本认为,距离越远的天体越有可能有一个大物体从前面经过。但iPTF无法看到非常遥远的超新星。
他说道:“仅凭一个事件就得出结论是困难的。我们对引力透镜效应以及宇宙中具有如此高放大倍数的透镜有多普遍,还有待进一步了解。”