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    Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准!

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      普朗克

      卡内基超新星项目新研究工作为使用Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准,这对我们理解宇宙膨胀的速度以及暗能量在这一过程中可能扮演的角色具有启示意义。由卡内基天文学家克里斯·伯恩斯领导的研究小组的发现发表在《天体物理学》上。Ia型超新星是一种异常明亮的恒星现象,它们是白矮星的剧烈爆炸,白矮星是一颗耗尽了核燃料的恒星的结晶残留物,是另一颗恒星的双星系统的一部分。Ia型超新星除了本身具有令人兴奋的观测功能外,还是天文学家用来作为一种宇宙英里标记来推断天体距离的重要工具。虽然爆炸的具体细节仍不清楚,但据信它们是在白矮星接近临界质量时触发,因此从爆炸的能量可以预测该现象的亮度。

      Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准!

      博科园-科学科普:从地球观测到的亮度之间的差异告诉我们到超新星的距离。天文学家利用这些精确的距离测量,以及它们所在星系后退的速度,来确定宇宙膨胀的速度。由于光速是有限的,我们不仅可以测量宇宙现在膨胀的速度,而且通过看越来越远的空间,可以看到更远的时间,可以测量宇宙在遥远的过去膨胀的速度。这导致了20世纪90年代末一个惊人的发现:由于一种神秘的暗能量的“排斥”作用,宇宙膨胀目前正在加速。改进使用Ia型超新星的距离估计将帮助天文学家更好地理解暗能量在宇宙膨胀中扮演的角色。天文台主任约翰·马尔切说:从它的名字埃德温·哈勃开始,卡内基的天文学家在研究哈勃常数方面有很长的历史,包括艾伦·桑达奇和温迪·弗里德曼对我们理解宇宙膨胀所做的重要贡献。

      Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准!

      宇宙距离阶梯的概念图:一系列天体,包括Ia型超新星,它们知道距离,可以用来计算宇宙膨胀的速度。图片:NASA/JPL-Caltech.

      然而Ia型超新星爆炸亮度衰减的速度并不均匀。1993年卡内基天文学家马克·菲利普斯(Mark Phillips)指出:那些需要更长时间才能消失的爆炸,本质上比那些迅速消失的爆炸更亮。这种相互关系,通常被称为菲利普斯关系,使得智利的一组天文学家,包括菲利普斯和德克萨斯A&M大学的天文学家尼古拉斯·松茨夫,能够将Ia型超新星发展成为测量宇宙膨胀的精确工具。利用光谱的近红外部分研究超新星对这一发现至关重要。这些爆炸的光必须穿过宇宙尘埃到达我们的望远镜,这些细粒度的星际颗粒模糊的光光谱的蓝端更比光光谱红端以同样的方式作为森林大火的浓烟让一切显得更红了。这可能使天文学家误以为超新星比实际距离更远。但是在红外线下工作可以让天文学家透过这层尘封的面纱看得更清楚。

      Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准!

      一颗Ia型超新星爆炸的艺术概念图,图片:ESO

      首席作者伯恩斯说:卡内基超新星项目的主要目标之一是提供一个可靠、高质量的超新星样本,以及可靠的方法来推断它们的距离。智利卡内基拉斯坎帕纳斯天文台(Carnegie’s Las Campanas Observatory)的天文学家,也是这篇论文的作者之一马克·菲利普斯(Mark Phillips)说:这些数据的质量让我们能够更好地修正测量结果,以解释宇宙尘埃的变暗效应。这些英里标记的校准至关重要,因为在确定宇宙膨胀率的不同方法之间存在分歧。

      Ia型超新星测量宇宙距离提供了迄今为止最好的校准!

      哈勃常数可以用大爆炸遗留下来的背景辐射的辉光独立地估计出来。普朗克卫星对宇宙微波背景辐射进行了细致入微的测量,与用Ia型超新星测量相比,它给天文学家提供了一个膨胀更慢的宇宙。这种差异可能预示着新的物理学,但前提是它是真实的,因此我们需要我们的Ia型超新星测量尽可能准确,同时还要识别和量化所有误差来源。

      博科园-科学科普|研究/来自:卡内基科学研究所

      参考期刊文献:《Astrophysical Journal 》

      DOI: 10.3847/1538-4357/aae51c

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