时空扭曲让我们看到了一颗爆炸恒星的四种景象

尽管夜空通常看起来如此宁静，但仔细观察就会发现它不断在运动和变化。加利福尼亚州的帕洛玛中级瞬变工厂 (iPTF) 寻找天空中的短暂现象，例如亮度波动的恒星或从恒星前面经过的行星。

2016 年 9 月的一个晚上，天文台发现了之前从未出现过的现象：一颗超新星突然出现。

斯德哥尔摩大学宇宙学和物理学研究员 Ariel Goobar 表示：“首先引起我注意的是，考虑到它与我们之间的距离，它的亮度实在是太高了。它的亮度比正常亮度高出 50 倍以上。”

当他和同事们确定数据没有问题后，他们意识到超新星发出的光被从它前面经过的星系放大了。放大后，他们意识到他们实际上可以看到围绕中间星系的超新星的四张不同图像。

该研究结果今天发表在《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。

扭曲的观点

就像橡胶板上的重保龄球一样，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（称为 iPTF16geu）发出的光遇到这个星系时，该星系就像一个透镜，将光分成四个独立的图像，并以放大其强度的方式弯曲它。

加州大学伯克利分校的研究小组于 2015 年首次拍摄到引力透镜超新星的图像。今天的声明令人兴奋，因为这种类型的超新星应该可以让我们更容易地探索宇宙的结构。

iPTF16geu 是一颗 Ia 型超新星。这些濒死恒星以恒定的亮度燃烧，这有助于科学家测量它们距离我们有多远。因此，它们被称为标准烛光。

因为 Goobar 和他的团队知道这颗超新星发出的光会如何随时间变化，所以他们用它来估计这颗超新星的四张图像到达时间的差异，这四张图像通过不同的太空路径到达。Goobar 说，到达时间的差异“非常宝贵，因为它可以用来测量宇宙的膨胀率，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，帕洛玛天文台的设施效率将提高 10 倍。古巴尔和他的团队希望在未来几年发现更多类似的引力透镜系统，以进一步完善他们对宇宙膨胀率的测量，并希望能够进一步揭示星系的透镜效应。

“我们对超新星光的放大倍数感到困惑，”古巴尔说。“我们本来有 1000 倍的概率找到一个放大倍数只有 5 倍的超新星。为什么我们没有看到这些？我们只是幸运地找到了一个放大倍数为 52 倍的系统吗？”

新论文的合著者罗伯特·奎姆比 (Robert Quimby) 表示，iPTF 能够找到这个物体令他感到惊讶。科学家们原本预计距离较远的物体更有可能被大型物体从其前方经过。但 iPTF 无法看到非常遥远的超新星。

“很难仅凭一次事件就得出结论，”他说，“我们还需要更多地了解引力透镜，以及这种高倍率透镜在宇宙中有多常见。”