周一 · 知古通今 | 周二 · 牧夫专栏 周三 · 太空探索 | 周四 · 观测指南 周五 · 深空探测 | 周六 · 茶余星话 | 周日 · 视频天象 翻译：葛文迪 校对：牧夫天文校对组 编排：陶邦惠 后台：库特莉亚芙卡 李子琦 胡永威 原文链接：https://phys.org/news/2021-09-astronomers-supernova-timesand-fourth-sighting.html 来自遥远星系团的巨大的引力将空间弯曲，使得光线发生偏折并从多个方向到达我们地球。得益于这个引力透镜效应，哥本哈根大学的天文学家在天空中不同的方位观测到了同一个恒星的爆发。 他们还预言到，在2037年，这个爆发还会第四次出现在天空中。这项刚刚发表在《自然天文学》上的研究使得我们不仅可以了解这次超新星，更可以一探宇宙扩张的奥秘。 在爱因斯坦著名的相对论当中，有一个理论非常有意思，那就是引力不再是一种力了，而是空间的弯曲。大质量天体带来的空间弯曲不仅可以使行星围绕恒星运动，也可以使光线的轨迹发生弯曲。 由成百上千个星系组成的星系团是宇宙中质量最大的结构，它可以使来自背后遥远星系的光弯折到看起来像是来自完全不同的地方。 不仅如此，光还可以通过不同的路径绕过星系团，这也使得我们可以通过给力的天文望远镜有幸从天空中不同的方位看到同一个星系。 似曾相识的超新星 在绕过星系团的路径中，有的长有的短，这也导致光线通过的时间有的长有的短。相对论另一个有意思的地方就是，引力越强，通过这个路径就越慢。这使得光到达地球所用的时间就会有所偏差，进而使得我们看到不同的图像。 宇宙黎明中心是由哥本哈根大学波尔研究所和丹麦技术大学的丹麦国家空间研究所一同运行的一所基础研究中心。来自宇宙黎明中心的天文学家团队与国际伙伴借助相对论的这个神奇效应，利用红外波长范围的哈勃天文望远镜，在天空中不少于四个方位观测到了同一个星系。  MACS J0138星系团的引力作用使得来自其背后星系的光线经过偏折通过不同路径到达地球。左图中显示2016年同一个超新星在夜空中的三个位置；右图中显示了这个超新星从原先的位置上不见了。波尔研究所的天文学家通过计算得到这个超新星在2037年还会再出现。 图片来源：S. Rodney (U. of S. Carolina), G. Brammer (Cosmic Dawn Center), J. DePasquale (STScI), P. Laursen (Cosmic Dawn Center) 通过分析哈勃的数据，演技人员注意到了背景星系中的三个明亮光源。这三个明亮光源在2016年的观测中还清晰可见，但是在2019年哈勃望远镜再次观测这片区域时，它们却消失不见了。现在这三个光源被证明是同一颗恒星在生命走到尽头时发生巨大爆发（即超新星）的三个图像。 宇宙黎明中心的助理教授加布里埃尔·布拉姆（Gabriel Brammer）与南卡罗来纳大学的史蒂文·罗德尼教授一同主持这项研究。加布里埃尔解释道：“这个恒星在100亿年以前就爆发了，远在我们地球形成之前，但是爆发发出的闪光现在才到达地球。” 在这个星系四个镜像图像之中，可以看到这个被称为“安魂曲（Requiem）”的超新星。每张图都呈现出这个超新星在爆发过程中的不同视角。在最后的两张图中，它甚至还未爆发。通过了解星系在星系团中的分布情况和这些图像是被弯曲的空间如何扭曲的，实际上我们是可以算出这些图片的延时情况。 这就使得天文学家们可以做一个靠谱的预测： “这个星系的第四幅图像大约在21年后出现，也就是2037年前后，那时候我们可以再看一次这个超新星爆发”，加布里埃尔·布拉姆如是说。  恒星爆发的光通过多条路径绕过中间星系团到达地球。宇宙黎明中心的天文学家经过计算得到，其中一条路径比其它路径要长21光年，由此，他们预测我们在2037年还可以再次观测到这个超新星。 图片来源：Peter Laursen,(Cosmic Dawn Center) 一窥宇宙奥秘 如果我们在2037年再次观测到了“安魂曲”的爆发，那么不仅我们对引力的理解得到证实，近些年出现的被提出的宇宙扩张之谜也有解决的希望了。 我们知道宇宙在膨胀，我们也有各种方法去测量其膨胀速度，但问题是，各种测量方法不能得到相同的结果，就算是把测量的不确定性考虑在内也是这样的。可能是我们的观测技术有问题，也可能是我们需要修正我们对基础物理和宇宙学的认知，这就比较有意思了。 布拉姆进一步解释道：“在接下来的十年里，解密宇宙的结构将是大型地面观测台和国际空间组织的首要任务。将来的研究将会覆盖大部分天空，并且预计可以发现几十甚至几百个有‘安魂曲’这样超新星的引力透镜。” “这样的引力透镜中时间延迟的精确测量结果可以让我们对宇宙膨胀有全新而可靠的了解，它甚至可以帮助我们得到一些暗物质和暗能量的性质。” 责任编辑：郭皓存 牧夫新媒体编辑部 『天文湿刻』 牧夫出品 微信公众号：astronomycn  北美洲星云（NGC 7000）与鹈鹕星云（IC5070） Image Credit & Copyright: Andrew Klinger 线下活动预告   谢谢阅读 |
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