天文学家通过罕见的宇宙放大镜发现超新星爆炸

根据爱因斯坦的广义相对论，时间和空间在一个称为时空的量中融合在一起。该理论表明，大质量物体，如星系或星系团，会导致时空弯曲。

引力透镜是爱因斯坦理论在实践中罕见但可观察到的例子;大天体的质量在穿越时空时可以显着弯曲光线，就像放大镜一样。当来自更远的光源的光经过这个镜头时，科学家们可以利用由此产生的视觉扭曲来观察原本太远太暗而无法看到的物体。

包括马里兰大学天文学家 Igor Andreoni 在内的国际科学家团队最近发现了一颗极其罕见的引力透镜超新星，该团队将其命名为“SN Zwicky”。这颗超新星距离我们超过 40 亿光年，被充当透镜的前景星系放大了近 25 倍。

这一发现为天文学家提供了一个独特的机会，可以更多地了解星系内核、暗物质和宇宙膨胀背后的机制。研究人员于 2023 年 6 月 12 日 在《自然天文学》杂志上发表了他们的发现，包括对 SN Zwicky 的综合分析、光谱数据和成像。

“SN Zwicky 的发现不仅展示了现代天文仪器的非凡能力，而且代表我们在了解塑造我们宇宙的基本力量的探索中向前迈出了重要一步，”该论文的主要作者 Ariel Goobar 说，他也是该研究所所长斯德哥尔摩大学奥斯卡·克莱因中心。

SN Zwicky 最初是在 Zwicky 瞬变设施 (ZTF) 被发现的，由于其异常的亮度，很快被标记为关注对象。然后，利用 WM 凯克天文台上的自适应光学仪器、超大望远镜和美国宇航局的哈勃太空望远镜，该团队观察了从天空不同位置拍摄的 SN Zwicky 的四张图像，并确认引力透镜是超新星非凡辐射背后的原因。

根据 Andreoni 的说法，他是 UMD 天文学系和 NASA 戈达德太空飞行中心的博士后研究员，像 SN Zwicky 这样的超新星在帮助科学家测量宇宙距离方面发挥着至关重要的作用。

“SN Zwicky 不仅被引力透镜放大了，而且它也属于我们称之为‘标准烛光’的一类超新星，因为我们可以使用它们众所周知的光度来确定空间距离，”Andreoni 解释道。“当光源距离较远时，光线会变暗——就像在黑暗的房间里看到蜡烛一样。我们可以通过这种方式比较两个光源，并获得独立的距离测量值，而无需实际研究星系本身。”

除了用作衡量宇宙距离的有用指标外，SN Zwicky 还为探索星系特性的科学家开辟了新的研究途径，包括暗物质(即不吸收、反射或发射光但构成大部分的物质)宇宙中的物质)。

研究人员还认为，像 SN Zwicky 这样的透镜状超新星可能被证明是非常有前途的工具，用于检查暗能量(一种抵消引力并推动宇宙加速膨胀的神秘力量)和改进描述宇宙膨胀的当前模型，包括哈勃望远镜的计算常量——一个描述宇宙膨胀速度的值。

对于正在为智利维拉鲁宾天文台的启用做准备的安德雷奥尼来说，团队成功识别和分析 SN Zwicky 只是一个开始。新天文台目前仍处于建设阶段，预计将于 2024 年开始全面运营，并以该团队的发现为基础，因为它会拍摄整个可见天空的多张图像，以寻找其他超新星和小行星。

Andreoni 认为，用于寻找 SN Zwicky 的“大局观”策略将继续帮助科学家收集有关天空中天体事件的大量数据。

“这一发现为在未来的大型调查中发现更多此类罕见的透镜超新星铺平了道路，这将有助于我们研究瞬态天文事件，如超新星和伽马射线暴，”安德雷奥尼说。“我们期待着使用广泛的、无目标的天空光学调查有更多意想不到的发现，就像帮助我们识别 SN Zwicky 的那样。通过这种方法，我们将能够以前所未有的深度探测短暂的天空。”