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紅巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密

紅巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密

2022-12-13 Comments 0 Comment

一個國際研究小組測量了大爆炸後20億年,或110多億年前的一顆恆星的大小。詳細的圖像顯示了這顆爆炸的恆星正在冷卻,可以幫助科學家們更多地了解存在於早期宇宙的恆星和星系。

由明尼蘇達大學雙城分校的研究人員領導,這項研究最近發表在《自然》雜誌上,這是世界上領先的同行評審的多學科科學雜誌。

該論文的主要作者、明尼蘇達大學物理和天文學學院副教授帕特里克-凱利說:”這是第一次詳細了解宇宙演化過程中更早的時代的超新星。這非常令人興奮,因為我們可以詳細了解宇宙在不到目前年齡的五分之一時的個別恆星,並開始了解許多億年前存在的恆星是否與附近的恆星不同。”

這顆紅色超巨星比太陽大約500倍,它的紅移值為3,在這個細節上,比其他任何被觀察到的超新星都要遠約60倍。

超新星-Behind-Galaxy-Cluster-Abell-370-1408x1536.webp

由明尼蘇達大學雙城分校領導的一個國際研究小組利用顯示恆星爆炸和冷卻的演變過程的圖像,測量了一顆恆星的大小,可以追溯到110多億年前。上圖顯示了Abell 370星系團背後的超新星的光線。資料來源:Wenlei Chen, NASA

使用來自哈勃太空望遠鏡的數據,並利用明尼蘇達大學的大型雙目望遠鏡進行後續光譜分析,研究人員能夠確定這顆紅色超巨星的多個詳細圖像,因為一種叫做引力透鏡的現象,即質量,如星系中的質量,使光線彎曲。這就放大了恆星發出的光線。

凱利說:”引力透鏡就像一個天然的放大鏡,將哈勃的力量放大了8倍。在這裡,我們看到了三個圖像。儘管它們可以在同一時間看到,但它們顯示了超新星在不同年齡段的情況,相隔數天。我們看到超新星迅速冷卻,這使我們能夠基本上重建所發生的事情,研究超新星在最初幾天是如何冷卻的,只需一組圖像。它使我們能夠看到一顆超新星的重演。”

研究人員將這一發現與2014年凱利的另一個超新星發現相結合,以估計當宇宙是其目前年齡的一小部分時,有多少恆星在爆炸。他們發現,超新星的數量可能比以前認為的多得多。

幾個不同階段的超新星 1536x1124.webp

AD板塊(從左上角順時針方向)顯示了超新星的幾個不同階段:超新星消逝後宿主星系的位置,宿主星系和超新星在演化過程中不同階段的三個圖像,演化中的超新星的三個不同面孔,以及冷卻中的超新星的不同顏色。資料來源:Wenlei Chen, NASA

“核心坍縮超新星標誌著大質量、短壽命恆星的死亡。”該論文的第一作者、明尼蘇達大學物理和天文學學院的博士後研究員Wenlei Chen,說:”我們探測到的核心坍縮超新星的數量可以用來了解在宇宙更年輕的時候有多少大質量恆星在星系中形成。”

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