测量宇宙距离具有挑战性,天文学家依靠多种方法和工具来完成它? 统称为宇宙距离阶梯。
一个特别重要的工具是Ia型超新星,这种情况发生在双星系统中,其中一颗恒星(白矮星)消耗来自伴星(通常是红巨星)的物质,直到达到钱德拉塞卡极限并在自身质量下坍缩。
当这些恒星在一次巨大的爆炸中炸掉它们的外层时,它们暂时超越了背景中的一切。
在最近的一项研究中,由 Ariel Goobar 领导的国际研究小组奥斯卡·克莱因中心斯德哥尔摩大学发现了一颗不寻常的 Ia 型超新星,SN Zwicky (SN 2022qmx)。
一个不寻常的转折是,该团队观察到“爱因斯坦环”,爱因斯坦的理论预言了一种不寻常的现象前景中存在的引力透镜放大了来自远处物体的光。
这对于该团队来说是一项重大成就,因为它涉及到观察两个恰好同时发生的非常罕见的天文事件。
该团队由多名来自不同领域的研究人员组成奥斯卡·克莱因中心, 这卡夫里宇宙学研究所, 这卡希尔天体物理学中心, 这红外处理与分析中心(IPAC),洛桑联邦理工学院(洛桑联邦理工学院)天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA),里昂天体物理研究中心,美国宇航局戈达德,太空望远镜科学研究所(STScI)和多所大学。
他们的研究论文描述了他们的发现,最近发表在自然天文学。
最初的检测是使用兹威基瞬态设施在加利福尼亚州的帕洛玛天文台。 该设施以弗里茨·兹威基(Fritz Zwicky)的名字命名,他是第一个提出天体存在理论的天文学家。暗物质在20世纪30年代。
几周后,研究小组用自适应光学(AO)在WM凯克天文台夏威夷莫纳克亚山顶和甚大望远镜(VLT)智利帕拉纳尔天文台。 根据观察到的亮度,古巴尔和他的同事假设他们观察到了强烈的透镜效应。
这些后续观察和图像获得哈勃太空望远镜证实了这一理论,表明多图像透镜效应是由前景中的星系将超新星放大25倍造成的!
这一偶然的发现为天文学家提供了许多机会,包括更详细地研究 SN Zwicky 并进一步研究引力透镜之谜的能力。 正如 Goobar 在斯德哥尔摩大学所解释的那样新闻稿:
“SN Zwicky 的发现不仅展示了现代天文仪器的卓越能力,而且代表着我们在探索塑造宇宙的基本力量方面向前迈出了重要一步。”
然而,其影响超出了这两种现象。 对 Ia 型超新星的研究使天文学家认识到宇宙正在加速膨胀。
这一发现为发现团队赢得了2011年诺贝尔物理学奖,由索尔·珀尔穆特 (Saul Perlmutter) 分割(超新星宇宙学计划),以及 Brian P. Schmidt 和 Adam G. Reiss 联合(高z超新星搜索小组)。
因此,对 SN Zwicky 的观测可以帮助天文学家解开推动这种加速膨胀的谜团。
“SN Zwicky 的极端放大倍数为我们提供了前所未有的机会来研究遥远的 Ia 型超新星爆炸的特性,当我们利用它们来探索 Ia 型超新星爆炸的本质时,我们需要它。暗能量”,斯德哥尔摩大学博士后研究员、该研究的合著者乔尔·约翰逊(Joel Johansson)说。
除此之外,它还可以帮助天文学家揭开面纱暗物质并为有关宇宙将如何终结的理论提供信息(即大挤压、大撕裂、热寂等)。