超新星的宇宙光标助力破解哈伯望远镜问题

詹姆斯韦伯空间射电望远镜观测到的超新星图片可以帮助解决宇宙最神秘问题之一——航空航天局的詹姆斯韦伯空间射电望远镜“捕捉”到一颗超新星，其在同一张照片中显现三次

这张图片显示的是通过詹姆斯韦伯空间射电望远镜观测到的一定距离的超新星“H0pe”在橘黄色光围绕的星系束中出现三次。（图片拍摄者：博.佛瑞 等，2023年）

一位专家称，一颗少有的奇怪的超新星在一张照片中出现三次，这为研究者们最终解释宇宙终极问题提供证据，并且颠覆了我们对宇宙的以往认知。

名为SN H0pe的超新星，在三月由航空航天局的詹姆斯韦伯空间射电望远镜（JWST）发现。在这些图片中，爆炸星带着三个亮橘黄光亮点，周围是普朗克G165.7+67.0（G165）星系束，这些距离地球45亿光年。

重力扭曲的结果作用产生了光线闪耀——当光线从诸如超新星发射而来时，由于大质量物体星系的影响，在发出光线物体和观察者之间产生了重力场变化。这也可以确定一定距离的物体，使其更容易被研究者分析。

G165周围的三个明亮光点看起来好像三个独立的可见光源，或者是由foreground星系释放出来的，但实际上，距离我们160亿光年的超新星，已经通过释放能量的方式复制了两次。

在9月20日大思想家网站的新文章中，宇宙物理学家和科学家伊森西格尔Ethan Siegel，其本身并不热衷于研究，指出SN H0pe可以帮助解决宇宙爆炸的长期不稳定问题——哈伯任务。’

哈伯任务基于宇宙膨胀率评估的两种方式的差异。第一种方法，用宇宙微波背景（CMB）测量膨胀率——这是在1964年第一次观测到大爆炸中剩余的辐射量——这些参数出自哈伯常数的一个值。第二种方法，计算如星系和超新星等特定远离我们的物体距离有多远，这些数值不断增加、十分巨大并且持续更新。

图片显示了重力场是如何作用的。这种情况为星系发出的“旅行”光束通过弱重力场（弱重力场产生时空扭曲）产生了扭曲，因此被地球上的观察者接受到（图片拍摄：航空航天局，ESA和L.Calcada）

但困惑科学家们数年之久的问题是为什么不同方法得到的结果不同。这项难题的结论甚至使得一些研究者断言这是宇宙学的危险。斯格称“SN H0pe可以帮助解决哈伯任务因为它是一种1a超新星，天文学家们称其为‘标准宇宙光标’——一个不可思议的可信的参考点，基于此我们可以计算出宇宙的膨胀率。”

1a超新星在到达临界质量、爆炸前从边界组成星星中吸卷入一颗白矮星“偷来”的物质。这些明亮的爆炸有相近的初始亮度并且以同样的速率扩展。对比地球上从各地观测到的“标准宇宙光标”，科学家们可以准确预测出他们距离我们多远，并且可以推导出宇宙的膨胀率。

斯格说“SN H0pe是一个相当重要的‘标准宇宙光标’，因为它是第二远的准确探测到的1a超新星。由于重力场的改变，图片显示了两个星团，这些给研究者们的日常研究工作提供了更多的信息。”

重力场变化时的超新星和周围的星系束图片的全景图。（图片拍摄：航空航天局/詹姆斯韦伯空间射电望远镜/弗雷）

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用重复超新星图片来修正哈伯望远镜的做法早有惯例。五月份，科学家们使用数据再现了改变矩阵的名为REFSDAL的超新星，矫正了哈伯望远镜的常规参数值。尽管和第一种方法宇宙微波背景CMB计算出的值不同，但两种方法间的差异可以修正，期待两种方法以后可以完美匹配。

现在仍有一个困惑点那就是通过哈伯常数是否可以参照SN H0pe标准点计算出可信数值。研究者很自信如果JWST关注于找到更多“标准宇宙光标”，那么哈伯望远镜问题将最终被解决。

BY:Harry Baker

FY: 何丹怀（懐）

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