天文學家利用多重成像的引力透鏡揭開超新星揭開暗物質之謎
物理學家和天文學家發現了一個多重成像的Ia型超新星”SN Zwicky”,從而能夠對星系特性、引力透鏡現象、暗物質和宇宙的膨脹進行前所未有的研究。由斯德哥爾摩大學奧斯卡-克萊因中心的研究人員領導的一個物理學家和天文學家小組在我們探索星系如何扭曲周圍空間的能力方面取得了一個耐人尋味的突破,他們發現了一個被稱為”SN Zwicky”的多重成像的Ia型超新星。這些結果發表在《自然-天文學》上。
放大到超新星茲威基:從帕洛瑪ZTF相機的一小部分開始,即64個”象限”中的一個,每個像限都包含了數以萬計的恆星和星系,放大後我們可以看到分別在智利和夏威夷的較大和較清晰的VLT和凱克望遠鏡進行的詳細探索。在分辨率最高的Keck圖像上,可以看到超新星Zwicky的四個幾乎相同的”副本”。多重圖像的產生是由於一個前景星系造成的空間扭曲,在中心位置也可以看到,大約在超新星爆炸地點和地球之間的一半。資料來源:J. Johansson
由斯德哥爾摩大學奧斯卡-克萊因中心的Ariel Goobar領導的團隊發現了一個不尋常的Ia型超新星,即SN Zwicky。Ia型超新星在測量宇宙距離方面發揮了關鍵作用。它們被用於發現宇宙的加速膨脹,導致了2011年諾貝爾物理學獎的獲得。新發現的超新星由於其非凡的亮度和多圖像的配置而脫穎而出,這是阿爾伯特-愛因斯坦的廣義相對論所預測的一種罕見現象。
在特殊情況下,大型天體充當了宇宙放大鏡的角色。這些放大鏡也創造了在天空中不同位置可見的多條光路。
在帕洛瑪天文台的茲威基瞬變設施探測到這顆超新星的幾週內,研究小組用夏威夷毛納克亞山頂的WM凱克天文台和智利的甚大望遠鏡的自適應光學儀器觀測了SN Zwicky。凱克天文台的觀測解析了多張圖像,證實了不尋常的超新星亮度背後的強透鏡假說。美國宇航局的哈勃太空望遠鏡也觀測到了SN Zwicky的四張圖像。
在SN Zwicky中觀察到的多重成像透鏡效應是由一個前景星系施加的引力場作為引力透鏡的結果。在特殊情況下,大型天體充當了宇宙放大鏡的角色。這些放大鏡也創造了在天空中不同位置可見的多條光路。觀察多幅圖像不僅可以揭示強光超新星的細節,還可以提供一個獨特的機會來探索導致光線偏轉的前景星系的特性。這可以讓天文學家更多地了解星系的內部核心和暗物質。凝聚型超新星也是非常有前途的工具,可以完善描述宇宙膨脹的模型。
隨著科學家們繼續解開宇宙的複雜性,SN Zwicky的多重成像透鏡的發現為研究引力透鏡現象及其對宇宙學的影響提供了新的途徑。這是揭開暗物質、暗能量和我們宇宙的最終命運之謎的重要一步。”斯德哥爾摩大學的博士後、該研究的共同作者Joel Johansson說:”SN Zwicky的極度放大給了我們一個前所未有的機會來研究遙遠的Ia型超新星爆炸的特性,當我們用它們來探索暗能量的性質時,我們需要這些特性。
該項目的主要研究者、斯德哥爾摩大學奧斯卡-克萊因中心主任Ariel Goobar教授對這一重大發現表達了他的熱情:”SN Zwicky的發現不僅展示了現代天文儀器的卓越能力,也代表著我們在尋求了解塑造我們宇宙的基本力量方面邁出了重要一步”。
斯德哥爾摩大學物理系奧斯卡-克萊因中心領導發現SN Zwicky的團隊:從左至右依次為Edvard Mörtsell, Steve Schulze, Joel Johansson, Ana Sagués Carracedo, Ariel Goobar和Nikki Arendse。資料來源:奧斯卡-克萊因中心
該團隊的研究結果已經發表在《自然-天文學》上,論文的題目是”發現具有放大的標準燭光SN Zwicky的引力透鏡星系群”。該出版物對SN Zwicky進行了全面的分析,包括從世界各地的望遠鏡收集的成像和光譜數據。