100亿年前,一颗恒星爆炸了。它可以拯救宇宙学。

一颗遥远的超新星,其光被引力放大和三倍,可能是发现宇宙膨胀率的关键。

它被称为SN H0pe,在詹姆斯韦伯太空望远镜收集的数据中发现的一种扭曲的光污迹,来自一个星系,其光线已经传播了100多亿年才到达我们。

这是有史以来观测到的第二遥远的超新星。这是一个Ia型超新星– 其亮度用于测量宇宙膨胀的速度。

仅凭这一点并不是H0pe如此令人兴奋的原因。它的光被引力三倍的方式导致了超新星图像之间的时间延迟 - 这意味着它可以帮助科学家解决宇宙学中最大的谜团之一:宇宙膨胀的速度,这种速度被称为哈勃常数或 H0。

概述这一发现的论文已提交给天体物理学杂志,目前可用在预印本服务器 arXiv 上.

“我们在此概述了联合JWST PEARLS和G165集群中滴滴涕成像和光谱观测的初步科学结果,以及SN的发现,SN被称为'SN H0pe',因为它有可能测量图像之间的时间延迟,并从中测量哈勃常数的值,"由宇宙学家布伦达·弗莱(Brenda Frye)领导的国际团队写道亚利桑那大学。

“这项研究是一系列论文中的第一篇,其目标是调查SN H0pe,集群和透镜来源。

镜头中心图像的彩色图像。H0pe 标记为 SN 2a、SN 2b 和 SN 2c。弗莱等人,arXiv,2023)

H0是宇宙学的眼中钉。我们知道宇宙正在加速膨胀;但科学家们一直无法弄清楚这个比率是多少,超出一定范围。

有两种主要方法用于计算它。第一个称为标准标尺,通常返回每兆秒差距约67公里/秒的膨胀速率。第二种方法选择,描述为标准蜡烛,每兆秒差距每秒约 73 公里。

标准标尺包括剩余的光大爆炸宇宙微波背景声波在时间中冻结称为重子声学振荡。

标准蜡烛是具有已知固有亮度的物体,例如Ia型超新星,或造父变星变星.如果你知道某物的内在亮度有多大,你就可以计算出它有多远;和Ia型超新星都在同一峰值已知固有光度.

问题在于,在一定的光行进距离之外,像单个恒星甚至超新星这样的小物体是非常难以看到的,这使得标准蜡烛成为测量遥远宇宙膨胀率的糟糕工具。但是这个一般规则有一个例外:引力透镜。

这是由一个足够大的质量产生的,足以引起时空的显着曲率。想想蹦床上的保龄球;保龄球碗是质量,蹦床垫是时空。

任何穿过弯曲时空的光都必须沿着弯曲的路径传播,这可以为另一侧(我们)的任何观察者创造一些有趣的效果。这些效果包括单个光源的放大、失真和倍增。

引力透镜示意图。(美国宇航局、欧空局和卡尔萨达)

这就是弗莱和她的同事发现H0pe的方式。JWST一直在对宇宙进行深入观测(和查找拍品有趣引力透镜物体过程).

在多次观测期间获得的数据揭示了一个名为Arc 2的星系,其光线由前景中一个巨大的星系团透镜。这些观测结果揭示了三个光点,分析显示它们是Ia型超新星的光。

现在,科学家们已经谈了几十年关于可能性使用引力透镜光作为一个测量哈勃常数的方法.这是因为,由于时空曲线的方式,一些图像可能需要更长的时间才能在空间中传播,这意味着乘法图像可以显示光源的光。因为它出现在不同时间.

如果光线来自标准蜡烛,例如Ia型超新星,这应该比计算更容易计算。银河之光.只有一颗超新星被发现比H0pe更遥远,而且它没有透镜;SN 威尔逊是通过观察一个变亮和变暗的星系而发现的,与超新星一致。

我们还没有这些计算。这篇论文只是许多论文中的第一篇。未来的论文将详细探讨确认H0pe是Ia型超新星的光谱学,时间延迟的光度测量,透镜模型和其他分析。

“最后,”研究人员写道,“从镜头模型、光度测量、光谱学以及这些模型的所有时间延迟估计值的加权组合生成的时间延迟估计值将用于测量 H0 的值。

找出它是什么,以及它如何适应其他测量的更广泛背景,这将是非常令人兴奋的。哈勃常数.

该研究已提交给天体物理学杂志,并且可在arXiv..

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