红超巨星超新星图像揭示了早期宇宙的秘密

由明尼苏达双城大学领导的一个国际研究小组测量了大爆炸后 20 亿年或超过 110 亿年前的一颗恒星的大小。详细的图像显示了爆炸的恒星冷却，可以帮助科学家更多地了解早期宇宙中存在的恒星和星系。该论文发表在《自然》杂志上。

“这是对宇宙演化更早时期超新星的首次详细观察，”该论文的主要作者、明尼苏达大学物理与天文学学院副教授帕特里克凯利说。“这非常令人兴奋，因为我们可以在宇宙不到当前年龄的五分之一时详细了解一颗恒星，并开始了解数十亿年前存在的恒星是否与附近的恒星不同。”

所讨论的红超巨星大约比太阳大 500 倍，它位于红移 3 处，比在这个细节中观察到的任何其他超新星都要远 60 倍。

使用来自哈勃太空望远镜的数据以及明尼苏达大学使用大型双筒望远镜的后续光谱，研究人员能够识别红超巨星的多个详细图像，因为一种称为引力透镜的现象，其中质量，例如在银河系中，使光线弯曲。这放大了恒星发出的光。

面板 AD(从左上角顺时针)显示了超新星的几个不同阶段：超新星消退后宿主星系的位置、宿主星系和超新星在其演化不同阶段的三个图像、三个不同的面进化的超新星，以及冷却超新星的不同颜色。图片来源：美国宇航局陈文雷

“引力透镜就像一个天然的放大镜，将哈勃的能量放大了八倍，”凯利说。“在这里，我们看到了三张图像。尽管它们可以同时看到，但它们显示的超新星在相隔几天的不同年龄。我们看到超新星迅速冷却，这使我们能够基本重建发生了什么，并只需一组图像就可以研究超新星在最初几天是如何冷却的。它使我们能够看到超新星的重演。”

研究人员将这一发现与凯利 2014 年的另一项超新星发现相结合，以估计当宇宙还只是当前年龄的一小部分时，有多少恒星正在爆炸。他们发现超新星的数量可能比以前认为的要多得多。

“核心坍缩超新星标志着大质量、短命恒星的死亡。我们探测到的核心坍缩超新星数量可以用来了解当宇宙更年轻时，星系中形成了多少大质量恒星，”陈文雷说，该论文的第一作者，明尼苏达大学物理与天文学学院的博士后研究员。