谢谢你，爱因斯坦！ “宇宙放大镜”用引力透镜揭示了超罕见的扭曲超新星 _宇宙

艺术家的引力透镜插图。(图片鸣谢:Pitris/Getty Images)
据美国太空网（基思·库珀）：一个遥远星系的引力扭曲了空间，放大了一颗遥远超新星的光，潜在地揭示了恒星爆炸的诱人细节，以及一群看不见的星系和宇宙的膨胀。
对我们来说，这个星系看起来很暗，也不是特别大，但它的质量——它的恒星、气体和不可见的暗物质光环的组合——将空间扭曲成一个引力透镜，一种宇宙放大镜。当来自超新星的光经过星系时，镜头将光放大了25倍，并将超新星分成四幅图像，因为光沿着扭曲空间的轮廓走了四条不同的路径。
这一发现被称为“异常罕见”，一些参与其中的科学家对此感到惊讶。这是因为只有少数引力透镜超新星被发现过。加州理工学院的克里斯托弗·弗雷姆林在一份声明中说:“那天晚上我正在观察，当我看到SN Zwicky的透镜图像时，我完全惊呆了。”
这颗超新星是Ia型，意味着它是白矮星的毁灭。它在40亿光年外爆炸，当它的光向我们传播时，它遇到了我们视线中的一个星系，距离我们25亿光年。
这颗超新星的光最终在2022年8月21日到达地球，在那里它被加州理工学院位于帕洛马天文台的兹维基瞬态设备(ZTF)首次发现。这颗超新星被编目为SN 2022qmx ，也被称为“SN Zwicky” 。
随后对SN Zwicky的研究由瑞典斯德哥尔摩大学的Ariel Goobar领导。许多望远镜进行了后续观测，包括W. M .凯克天文台、哈勃太空望远镜、甚大望远镜、霍比-埃伯利望远镜、利物浦望远镜和北欧光学望远镜。
有趣的是，被引力透镜扭曲的超新星的四张图像亮度并不相等。其中两个图像，命名为A和C ，分别比预期亮了四倍和两倍。古巴尔的团队认为，这可能是由透镜星系中更小的“微透镜”事件引起的，这些事件进一步放大了超新星的光。

用兹维基瞬态设备(背景)、甚大望远镜(左上)和W. M .凯克天文台(右上)拍摄的SN兹维基的图像。凯克天文台的NIRC2仪器和自适应光学系统的分辨率揭示了一颗罕见的四透镜超新星。(图片鸣谢:j·约翰逊)
微透镜是由单个恒星甚至行星创建的较小的引力透镜，在SN Zwicky的情况下，额外的微透镜效应可以揭示透镜星系核心恒星质量分布的线索。天文学家怀疑星系中心的条件允许形成比正常情况下更多的大质量恒星，这些大质量恒星最有可能成为微透镜的候选对象。
这颗透镜超新星还将提供一个新的重要数据点，通过测量其亮度和光度来绘制宇宙的膨胀图。
这是因为Ia型超新星爆发的亮度是标准的。我们可以将它们的内在光度与它们在我们的望远镜中实际出现的亮度进行比较，由此天文学家能够计算出它们离我们有多远。由此他们可以估计出宇宙膨胀的速度以及将超新星带离我们的速度。引力透镜通过允许我们从更远的地方探测超新星来扩展这一宇宙“距离阶梯”，并因此在宇宙历史的不同时期测试暗能量的强度——导致宇宙膨胀加速的力量。
马里兰大学的Igor Andreoni在一份声明中说:“SN Zwicky不仅被引力透镜放大，而且它还属于我们称为‘标准蜡烛’的一类超新星，因为我们可以利用它们众所周知的亮度来确定空间距离。”
在一些透镜超新星的情况下，也可以使用多个图像出现之间的时间延迟来计算哈勃常数，这是宇宙膨胀率的一个值。最近，2014年发现的另一颗名为SN Refsdal的透镜超新星也显示了四张图像，但一年后又出现了第五张透镜图像，在扭曲的空间中走了更长的路径。通过测量膨胀的宇宙在那一年的延迟中红移了多少光线，天文学家能够计算出哈勃常数在每秒每百万帕空间64.8到66.6公里之间。这个数值加深了所谓的哈勃张力的神秘，不同的测量哈勃常数的方法提供了明显不同的数值。迄今为止，没有人知道这是为什么。

这幅图展示了天文学家用来计算宇宙随时间膨胀速度的三个基本步骤，这个值被称为哈勃常数。所有的步骤都包括建立一个强大的“宇宙距离阶梯”，从测量到附近星系的精确距离开始，然后移动到越来越远的星系。这个梯子是对不同种类的具有内在亮度的天文物体的一系列测量，研究人员可以用它来计算距离。(图片来源:美国国家航空航天局、欧洲航天局和a .菲尔德(STScI))
遗憾的是， SN Zwicky将无法帮助解决哈勃张力，因为它的四张图像之间的时间延迟(不到几天)太短，无法测量哈勃常数。
然而，所有这一切的另一个有趣的方面是透镜星系本身，它相当微弱，也不是特别大——如果超新星不是如此明亮，它根本不会被注意到。它的存在表明，它可能代表了数十亿光年之外的另一群微弱的中等星系，我们的巡天还没有真正探测到。
然而，这种情况可能会改变，就像透镜超新星的稀缺一样。在接下来的几年里，智利的维拉·c·鲁宾天文台将开始工作。鲁宾天文台是一架带有8.4米大镜子的巡天望远镜的所在地，它的任务是每晚多次以高分辨率扫描整个天空，搜索黑暗中的任何东西，包括透镜超新星和它们的暗透镜星系。
安德烈奥尼说:“(SN Zwicky)的发现为在未来的大型调查中发现更多罕见的透镜超新星铺平了道路，这将有助于我们研究超新星和伽马射线爆发等瞬态天文事件。”
SN Zwicky的研究发表在6月12日的《自然天文学》上。