哈勃首次观测遥远Ia超新星产生的多重像

[ 录入者:gohomeman1 | 时间:2017-05-09 21:25:40 | 作者:gohomeman1译 | 来源:欧洲哈勃信息中心 | 浏览:1549次 ]

原文标题:Hubble observes first multiple images of explosive distance indicator

原文作者:Ariel Goobar,Rahman Amanullah;Mathias Jäger

副标题:Lensed supernova will give insight into the expansion of the Universe

来自:欧洲哈勃信息中心; 发表时间:2017.4.20

翻译:gohomeman1  审校:数星星的猫(编译版权所有,未经许可请勿转载)

2017.4.20:借助美国宇航局(NASA)和欧洲空间局(ESA)合作的哈勃太空望远镜,一个由瑞典天文学家领衔的科学家团队,首次分析了引力透镜产生的一颗遥远Ia超新星的多重像。这4个像将用于测量宇宙膨胀的速率。该分析不需要借助任何宇宙模型的假设,并提供了宇宙膨胀到底多快的进一步线索。团队研究成果已经发表在《科学》期刊上。

哈勃拍摄的iPTF16geu及所在星空。大图:10.3MB,版权:NASA、ESA,研究者团队;下同。

一个由瑞典斯德哥尔摩(Stockholm)大学天文学家领导的团队,发现了一颗相当遥远的Ia类超新星,编号iPTF16geu(注1)——光用了约43亿年才抵达地球(注2)。来自这个特殊超新星的光被途中星系的引力分别汇聚为4个特别的像(注3)。四个图像围绕在前景星系核心周围,成一个半径仅为3000光年的圆形,使得它成为迄今最小的强引力透镜像。这个像与2015年著名的Refsdal超新星类似,但2015年的那个是核心坍缩型(II型)超新星(该超新星先发现了4个像,并预计还有一个像,后来果然发现了,详见:http://www.astron.ac.cn/bencandy-3-12218-1.htmhttp://www.astron.ac.cn/bencandy-3-13651-1.htm,译注)。

Ia超新星拥有一致的本征亮度(或称为最大光度),因此测量它们有多亮就意味着有多远,它们由此成为“标准烛光”(量天尺)。几十年来,这类超新星持续用于测定宇宙天体的距离,发现了宇宙加速膨胀的事实,并推断存在暗能量。现在,超新星iPTF16geu允许天文学家探索新领域,以前所未有的精度分析(强)引力透镜产生的时空弯曲。

研究报告首席作者、斯德哥尔摩大学奥斯卡·克莱因(Oskar Klein)中心的Ariel Goobar教授解说:“首次解析强引力透镜对一颗标准烛光超新星形成的多重像,是一个里程碑式的突破。我们能用此前从未具备的精度测量引力产生的光聚焦效应,探究迄今未曾达到的物理标度。”

哈勃拍摄的 iPTF16geu,大图:453KB。本图由哈勃第三代广域相机(WFC3)拍摄。伪彩配色如下:475nm(纳米)的蓝光,配色蓝;625nm的红光,绿;814nm的近红外光,红。

这个目标天体是如此重要,以至于团队在发现它后不到两个月,就组织了后续观测,他们动用了多个全球顶尖的望远镜:哈勃望远镜,欧洲南方天文台(ESO)位于智利的甚大望远镜(VLT),美国夏威夷莫那克亚峰的凯克(Keck)望远镜。通过这些数据的汇总,团队分析得出,引力透镜的聚焦放大率为52倍。因为iPTF16geu 的标准烛光特性,这是首次分析放大倍率时,不需要考虑任何先验假定的宇宙学参数或引力透镜(物质)组成。

现在团队正在精确测量超新星的四个像,分别需要多久时间抵达地球。抵达时间的不同可以用于高精度的测算哈勃常数——表征宇宙膨胀速率的量(注4)。这在解决本地宇宙和早期宇宙的常数差异方面,具有决定性作用。

引力透镜超新星对宇宙学极为重要,但发现它们极为困难。这不仅是因为要求超新星和前景星系与我们的视线处于严格的对准状态,还因为超新星存在的时间很短。研究报告合作者、同在斯德哥尔摩大学的Rahman Amanullah强调并总结到:“发现 iPTF16geu,真的很像在草堆中寻找一根特别标记的针。它为我们揭示了宇宙奥秘的一角,但却引出了更多的科学问题。”

Keck拍摄的同一天体,大图:774KB。因为Keck的口径达10米,且具有自适应光学技术,所以图像很清晰。上方的连片区域为超新星所在的宿主星系的像。

研究更多类似的引力透镜超新星,有助于我们清晰了解宇宙膨胀的速率。发现这类特殊超新星,也有助于我们改进未来将安装的新的巡天望远镜。

Goobar团队研究报告已经发表在《科学》期刊上,标题——“iPTF16geu:一个引力透镜Ia超新星的多重像”。

注:

1、iPTF16geu最初由著名的帕洛马峰(Palomar)天文台的帕洛马中间(星光)突变观测系统(iPTF)发现。该系统是全自动的广域光学巡天系统,跟踪天空中的天体可见光的亮度突变。

2、超新星的红移约为0.4,而前景星系的红移约为0.2。因为宇宙膨胀,光走了43亿年的距离肯定超过了43亿光年,但在这种相对小红移率下,可认为两者粗略相等。

3、1912年,阿尔伯特·爱因斯坦首先提出了引力透镜概念。它是指遥远背景天体的光,经过前景大质量天体时,因为质量弯曲了时空,导致光发生折曲和汇集放大现象。这样天文学家才能看到本来完全看不见的极遥远天体。

4、每个超新星像的光路略有不同,因此光所花费的时间也略微不同。本例中,最大的光程差是35个小时。

Tags:Ia超新星 引力透镜

责任编辑:gohomeman1

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