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神秘超新星,哈勃视角中,竟然同时出现三次

京港台:2023-12-1 06:48| 来源:天文在线 | 评论( 1 )  | 我来说几句


神秘超新星,哈勃视角中,竟然同时出现三次

来源:倍可亲(backchina.com)

  一颗超新星的三个不同历史时期

  同一颗星,魂穿三日,影像同现夜空

  有一件奇怪的事情发生了。哈勃网站(Hubblesite)在2022年11月9日称,哈勃空间望远镜捕捉到一颗超新星(或者说正在爆炸的行星)爆炸时的影像同时出现在三个不同的位置上。这是怎么回事呢?

  这颗超新星距离地球十分遥远,它发出的光要走110亿年才能到达地球。地球上的我们之所以能看到它,是因为中间隔了一个巨大的星团。

  这个星团的引力很强大,像是宇宙中的一枚引力透镜。它在宇宙中制造了一个翘曲,这让超新星传递出的光线拐了个弯,还放大了。所以,这些光线从三条长短不一的路径传递到地球上。在宇宙中,距离=时间。所以,我们会看到一些光线十分古早,而另一些却年轻得多。

  天文学家说,我们能够看到这颗古老的行星在不同演化时期的状态。

  引力透镜是怎么形成的?

  这个充当透镜的巨大星系团叫做Abell 370.根据爱因斯坦的广义相对论,质量会使空间扭曲。这个巨大的星团在它自己周围创造出了一块巨大的扭曲空间。质量越大,空间的曲度就越大。哈勃网站(Hubblesite)解释说:

  (这颗超新星)后来的影像经过扭曲了的“峡谷”时绕了远路,所以会延迟出现。

  11月10日,这个团队撰写了关于该超新星还有其奇怪路径的论文,并且发表在了《自然》杂志上(这家杂志的文章都需要经过同行评审)。

  

  这是哈勃拍下的一个巨大星系团,周围环绕着同一颗超新星在三个不同的历史时期留下的三个黯淡的影像。这颗超新星发出的光在太空中向三个方向发散,所以从地球上看,这颗超新星在演化的三个不同阶段同时现身。影像来自于NASA/ ESA/ STScI/陈文磊(明尼苏达大学)/帕特里克·凯利(Patrick Kelly,明尼苏达大学)/哈勃边疆场

  

  这就像一张照片上有三张这颗超新星的“快照”,分别拍摄于不同的时间。

  

  一颗超新星的光线经过透镜后产生的不同路径。这是引力透镜造成的,即由于一个像星系团这样大的天体在宇宙空间中创造出曲率,光线靠近便会产生弯曲,与透镜工作的原理很像。图片来源于NASA/ ESA/ 阿廖莎·帕根(Alyssa Pagan,空间望远镜研究所)

  观察超新星演化

  参与研究的天文学家称,这是人类第一近距离观察如此古老的超新星。明尼苏达大学物理与天文学的天文学家陈文磊是此次研究的首席作者,他认为:

  能观察到处于演化最早阶段的超新星几率很小。因为这个阶段很短暂,仅仅持续数日甚至数小时,即使近距离观察也非常容易错过。而在同一次曝光中,我们却能看到一系列超新星的影像,就像是它的不同面孔。

  

  三张照片,三个颜色

  哈勃曝光照片还捕捉到了超新星的褪色过程,这表明了温度变化。颜色越蓝,超新星就越热。而照片中,处于更早阶段的超新星影像更蓝。随着超新星冷却,它的光线会变红。明尼苏达大学物理与天文学院的天文学家帕特里克·凯莉认为:

  “我们能够在三个不同的影像中看到三种不同的颜色,能看到大质量恒星、核区坍缩、产生激波、升温,还能看到超新星一周后冷却下来的样子。这简直是我人生中见过最震撼的东西了!”

  此外,他们还描述了测量生成这颗超新星的濒死恒星体积的方法。通过对超新星的亮度和冷却速率(两个数据都取决于其前身恒星的体积)进行测量,可以得出前身恒星的体积,这种测量方法前所未有。

  哈勃观测显示,这颗红色巨星比太阳大出500多倍。

  

  如何发现超新星?

  陈文磊和凯莉以及一支国际化的天文学家团队是通过筛查哈勃数据档案发现的这颗超新星。他们当时正在找所谓的“暂现事件”。为此,陈文磊撰写了机器学习算法。他们翻阅了大量数据,但这是他们唯一发现的多影像超新星。

  

  陈文磊和凯莉补充道,他们都预留出了时间,计划用韦布空间望远镜来找寻更加遥远的超新星。此外,他们希望能找到更多遥远的超新星,以此帮助天文学家找出几十亿年前的恒星与如今的恒星有多少不同。

  

  左边一栏展示的是阿贝尔370星系团(Abell 370),也就是超新星多个影像出现的地方。图A中展示了自2011到2016年哈勃望远镜下观测的照片,这展示出超新星褪色后宿主星系的不同位置。图B展示的是2010年12月哈勃拍摄的照片,展示出宿主星系的三张影像以及超新星不同演化阶段的照片。图C是从图A中减掉图B元素后呈现的图像,这副图展现了演变中的超新星的三个不同面孔。图D也运用了相似的图像筛减处理办法,由不同的数据层实现。图D可以展现冷却中的超新星在演进的三个不同层面有三种不同的颜色。图片来源NASA/ ESA/ STScl/ 陈文磊(UMN)/ Patrick Kelly (UMN)/ 哈勃边疆场

  结束语:天文学家通过哈勃空间望远镜观察到了同一颗超新星在三个不同宇宙时期的影像。关键在于来自中间巨头星系团的强大引力。

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