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哈勃观看第一次高度放大的超新星的多幅图像

更新时间:2018-05-16

em使用哈勃太空望远镜,一组天文学家首次发现了四颗远处爆炸恒星的图像。这些图像通过嵌入大量星系群中的前景星系的强大重力以十字形图案排列。 / em

超新星发现论文出现在科学的特刊中,庆祝阿尔伯特爱因斯坦广义相对论的一百周年。

在密切关注一个巨大的椭圆星系及其相关的星系团MACS J1149 + 2223--光线超过五十亿年后才能到达我们 - 天文学家发现了一个奇怪而罕见的景象。巨大的星系和星系团正在将来自它们后面更遥远的超新星的光线折射出来,并创造出四个独立的图像。由于引力透镜[1],光线被放大和扭曲,因此图像被排列在椭圆星系周围的一个称为爱因斯坦十字的地层中。

尽管天文学家已经发现了数十个多重成像星系和类星体,但他们以前从未见过多次恒星爆炸的图像。

em这部动画展示了巨大的星系团MACS J1149 + 2223(光线花费超过50亿年才能到达我们)如何弯曲位于星团后面的超新星的光线,以便哈勃捕捉超新星的四幅图像。 / EM>

美国加利福尼亚大学伯克利分校的帕特里克凯利说:“当我发现银河系周围的四幅图像时,它真的让我感到眩晕 - 这是一个完全令人惊讶的结果。”合作和超新星发现论文的主要作者。他在常规搜索GLASS团队的数据期间发现了超新星,发现了自2013年以来GLASS组和Frontier Fields Supernova团队一直在寻找的内容[2]。这些团队正在共同研究超新星的图像,这些超新星的光线花费了90亿年才到达我们[3]。

“这颗超新星比它的自然亮度亮出约20倍,”该论文的合着者丹麦黑暗宇宙学中心的Jens Hjorth解释道。 “这是由于两个重叠镜头的综合影响。大规模的星系团将超新星光聚焦在至少三条独立的路径上,然后当其中一条光路恰好与该星系团内的单个椭圆星系对齐时,会发生二次透镜效应。“与椭圆星系弯曲并将光线重新聚焦到四条路径中,产生了团队观察到的罕见的爱因斯坦交叉模式。

这一独特的观察将帮助天文学家改进他们对透镜星系和星团中暗物质的数量和分布的估计。宇宙中存在比可见物质更多的暗物质,但它是非常难以捉摸的,只有通过它对可见宇宙的引力作用才存在,所以星系团或星系团的透镜效应是大量线索它包含的暗物质。

当四颗超新星图像随着爆炸消失而消失时,天文学家将有难得的机会重获爆炸。超新星图像不能同时到达地球,因为对于每个产生的图像,光线都采取不同的路线。每条路线沿着其路径具有不同的物质布局 - 既有黑色又有可见的。这会导致道路弯曲,因此对于某些路线来说,光线到达我们的时间比其他路线要长。天文学家可以利用他们的模型来预测星团中有多少暗物质,以及它在哪里,预测下一个图像何时出现,以及使用它们观测到的时间延迟来使质量模型更加准确[4]。

“哈勃拍摄的四颗超新星图像在几天或几周内出现,我们在它们出现后才发现它们。”Frontier Fields Supernova团队的负责人,美国约翰霍普金斯大学的史蒂夫罗德尼解释道。 “但我们认为超新星在大约20年前可能在集群领域的其他地方出现在一个单一的图像中,更令人兴奋的是,它预计会在未来一到五年内再次出现 - 当时我们希望抓住它的行动。“

这颗超新星被命名为Refsdal,以纪念挪威天文学家Sjur Refsdal,他于1964年首次提出使用透镜超新星的时间延迟图像来研究宇宙的膨胀。 “自那时以来,天文学家一直在寻找其中之一,”美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Tommaso Treu说,GLASS项目的首席研究员。 “现在漫长的等待结束了!”

笔记

[1]阿尔伯特爱因斯坦首先预测了引力透镜。这种效果类似于玻璃镜片弯曲光,以放大和扭曲背后物体的图像。

[2]前沿领域是一项为期三年的计划,利用哈勃望远镜观测六个重要的星系团,不仅探测星团内部是什么,而且还探测通过引力透镜超越它们的东西。 GLASS调查使用哈勃的能力来研究使用十个大质量星系团作为引力透镜的远程星系,其中包括Frontier Fields中的六个。

[3]研究小组使用夏威夷Mauna Kea的W. M. Keck天文台来测量超新星宿主星系的红移,这是其距离的代表。

[4]测量图像之间的时间延迟提供了超新星光必须覆盖的翘曲空间类型的线索,并将有助于天文学家微调绘制群集质量的模型。

出版物:Patrick L. Kelly等人,“由早期型星系团透镜形成的高倍放大超新星的多重图像”,Science 6 March 2015: 347号6226第1123-1126页; DOI:10.1126 / science.aaa3350

PDF研究副本:由早型星团银河透镜形成的高倍放大的超新星的多幅图像

来源:Hubble Space Telescope

图片:NASA,ESA,S. Rodney(美国约翰霍普金斯大学)和FrontierSN团队; T. Treu(美国加州大学洛杉矶分校),P. Kelly(美国加州大学伯克利分校)和GLASS团队; J. Lotz(STScI)和Frontier Fields团队; M. Postman(STScI)和CLASH团队;和Z. Levay(STScI)

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