罗曼望远镜的强大能力将带来测量宇宙膨胀率的新维度

罗曼望远镜的强大能力将带来测量宇宙膨胀率的新维度这幅哈勃太空望远镜拍摄的图像显示，一个星系嵌入一个巨大的星系团中，其强大的引力产生了其背后遥远的一颗超新星的多幅图像。图像显示了该星系在一个名为MACSJ1149.6+2223的大型星系团中的位置，距离超过50亿光年。在该星系的放大插图中，箭头指向爆炸恒星的多幅图像，该恒星被命名为雷夫斯达尔超新星，距离地球93亿光年。资料来源：NASA、ESA、SteveA.Rodney（JHU）、TommasoTreu（UCLA）、PatrickKelly（UCBerkeley）、JenniferLotz（STScI）、MarcPostman（STScI）、ZoltG.Levay（STScI）、FrontierSN小组、GLASS小组、HFF小组（STScI）、CLASH小组。其中一个团队特别注重训练罗曼寻找引力透镜超新星，这种天体可以用于测量宇宙膨胀率的独特方法。他们说，罗曼对这些难以捉摸的透镜超新星的研究对宇宙学的未来有着巨大的潜力。美国国家航空航天局（NASA）的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜是为了纪念NASA的第一位首席天文学家而命名的，它代表着我们在探索了解宇宙的道路上的一次飞跃。这个尖端天文台计划于2027年5月发射，旨在探索暗能量的奥秘、研究系外行星，并以前所未有的清晰度揭示宇宙的膨胀速度。罗曼太空望远镜利用先进的技术对宇宙进行大范围、细致的观测，将为我们提供对宇宙的重要见解，增强我们对宇宙组成、结构和演化的了解。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心天文学家正在研究宇宙中最紧迫的谜团之一--宇宙膨胀的速度--他们正准备利用美国国家航空航天局的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜（NancyGraceRomanSpaceTelescope），以一种新的方式研究这个谜团。一旦罗曼望远镜于2027年5月发射升空，天文学家们将在罗曼望远镜的大范围图像中寻找引力透镜状超新星，这些超新星可以用来测量宇宙的膨胀速度。天文学家有多种独立的方法来测量宇宙目前的膨胀率，即哈勃常数。不同的技术得出不同的值，称为哈勃张力。罗曼的大部分宇宙学研究都将针对难以捉摸的暗能量，因为暗能量会影响宇宙随时间的膨胀。这些研究的一个主要工具是一种相当传统的方法，它将Ia型超新星等天体的固有亮度与其感知亮度进行比较，从而确定距离。另外，天文学家也可以使用罗曼法来研究重力透镜超新星。这种探索哈勃常数的方法与传统方法不同，因为它基于几何方法，而不是亮度。这幅插图利用哈勃太空望远镜拍摄的雷夫斯达尔超新星图像，展示了大质量星系团MACSJ1149.6+2223的引力是如何弯曲并聚焦来自其背后的超新星的光线，从而产生爆炸恒星的多幅图像的。这种现象被称为引力透镜。引力透镜超新星为天文学家提供了一种计算哈勃常数--宇宙加速的速率--的独特方法。一个研究小组正准备利用美国宇航局即将于2027年5月发射的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜，让天文学家发现并研究这些罕见的天体。上图显示，当恒星爆炸时，它的光线穿过太空，遇到前景星系团。如果没有星系团，天文学家将只能探测到直射地球的超新星光线，并且只能看到超新星的单一图像。然而，在超新星多重成像的情况下，光路会被星系团的引力弯曲，并重新定向到新的光路上，其中有几条光路是指向地球的。因此，天文学家可以看到爆炸恒星的多幅图像，每幅图像都对应着其中一条改变的光路。每幅图像穿过星团的路线不同，到达地球的时间也不同，部分原因是光线到达地球的路径长度不同。精确测量多幅图像之间到达时间的差异，就可以得出一个距离组合，从而限制哈勃常数。在下图中，重定向光线穿过星团中的一个巨大椭圆星系。这个星系又增加了一层透镜作用，再一次改变了原本会错过我们的几条光路的方向，并将它们聚焦，使它们能够到达地球。资料来源：NASA、ESA、AnnFeild（STSCI）、JosephDePasquale（STSCI）、NASA、ESA、SteveA.Rodney（JHU）、TommasoTreu（UCLA）、PatrickKelly（UCBerkeley）、JenniferLotz（STSCI）、MarcPostman（STSCI）、ZoltG.Levay（STSCI）、FrontierSN小组、GLASS小组、HFF小组（STSCI）、CLASH小组。引力透镜的前景位于巴尔的摩的空间望远镜科学研究所（STScI）的卢·斯特罗格是准备对罗曼望远镜进行研究的团队的共同负责人，他说："罗曼是让引力透镜超新星研究起飞的理想工具。这些天体非常罕见，而且很难发现。我们不得不靠运气才能及早发现其中的几个。罗曼的大视野和高分辨率重复成像将有助于提高这些机会"。天文学家利用各种天文台，如美国宇航局的哈勃太空望远镜和詹姆斯-韦伯太空望远镜，在宇宙中发现了八颗引力透镜状超新星。然而，由于超新星的类型及其延时成像的持续时间，这八个超新星中只有两个是测量哈勃常数的可行候选者。当来自恒星爆炸等天体的光线在飞往地球的途中穿过星系或星系团，并被巨大的引力场偏转时，就会发生引力透镜现象。光线沿着不同的路径分裂，在天空中形成我们看到的超新星的多个图像。根据不同路径之间的差异，超新星图像会出现几小时到几个月，甚至几年的延迟。精确测量多幅图像之间到达时间的差异，就能得出距离组合，从而限制哈勃常数。罗曼望远镜的广泛勘测将能够以比哈勃更快的速度绘制宇宙地图，它在单幅图像中"看到"的面积是哈勃的100多倍。特别是，高纬度时域巡天将重复观测同一天空区域，这将使天文学家能够研究随时间变化的目标。这意味着将有大量的数据--每次超过50亿像素--需要进行筛选，以发现这些非常罕见的事件。斯特罗格是该计划的共同负责人，他是STScI的贾斯汀-皮埃尔（JustinPierel）。他解释说："这台新望远镜将使我们能够在一张快照中看到整个森林，而不是收集几张树木的照片。"由斯特罗格和皮埃尔领导的STScI小组正在通过美国宇航局太空和地球科学研究机会（ROSES）南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜研究和支持参与机会计划资助的一个项目，为在罗曼数据中发现引力透镜超新星奠定基础。皮埃尔说："由于这些超新星非常罕见，要充分利用引力透镜超新星的潜力，就必须做好充分准备。我们希望提前准备好寻找这些超新星的所有工具，这样当数据到来时，我们就不用浪费任何时间来筛选数以兆字节计的数据了"。该项目将由美国国家航空航天局（NASA）各中心和全国各大学的研究人员组成的团队实施。准备工作将分几个阶段进行。研究小组将创建数据还原管道，用于在罗曼成像中自动检测引力透镜超新星。为了训练这些管道，研究人员还将创建模拟成像：需要50000个模拟透镜，而目前已知的实际透镜只有10000个。斯特罗格和皮埃尔团队创建的数据缩减管道将补充正在创建的管道，以便利用Ia型超新星研究暗能量。"罗曼望远镜确实是创建黄金标准引力透镜超新星样本的第一次机会，"斯特罗格总结道。"我们现在的所有准备工作都将产生所需的所有成分，以确保我们能够有效地利用宇宙学的巨大潜力"。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1419661.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1419661.htm

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜

破解哈勃张力：韦伯的精确测量揭示了宇宙膨胀之谜NGC5468是一个距离地球约1.3亿光年的星系，这张照片结合了哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜的数据。这是哈勃发现的最远的仙王座变星星系。它们是测量宇宙膨胀率的重要里程标。根据仙王座变星计算出的距离与该星系中的一颗Ia型超新星相互关联。Ia型超新星的亮度非常高，它们被用来测量远超过蛇夫座星系范围的宇宙距离，从而将宇宙膨胀率的测量扩展到更深的空间。资料来源：NASA,ESA,CSA,STScI,AdamG.Riess(JHU,STScI)宇宙膨胀的速度，即哈勃常数，是了解宇宙演化和最终命运的基本参数之一。然而，用各种独立的距离指标测得的哈勃常数值与根据宇宙大爆炸余辉预测的值之间存在着持续的差异，这种差异被称为"哈勃张力"（HubbleTension）。NASA/ESA/CSA詹姆斯-韦伯太空望远镜证实，哈勃太空望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了人们对哈勃测量结果的疑虑。哈勃的历史成就建造NASA/ESA哈勃太空望远镜的科学依据之一是利用其观测能力为宇宙膨胀率提供一个精确的数值。在哈勃望远镜于1990年发射之前，地面望远镜的观测结果存在巨大的不确定性。根据推导出的宇宙膨胀率数值，宇宙的年龄可能在100亿年到200亿年之间。在过去的34年中，哈勃已经将这一测量值的精确度缩减到了百分之一以下，将两者的年龄差值缩小到了138亿年。哈勃通过测量被称为"仙王座变星"的重要里程碑，完善了所谓的"宇宙距离阶梯"，从而实现了这一目标。然而，哈勃值与其他测量结果并不一致，其他测量结果表明宇宙在大爆炸后膨胀得更快。这些观测数据是由欧空局普朗克卫星对宇宙微波背景辐射绘制的地图得出的，宇宙微波背景辐射是宇宙从大爆炸冷却下来后结构演变的蓝图。解决这个难题的简单办法是说，也许哈勃的观测结果是错误的，因为它对深空尺度的测量出现了误差。詹姆斯-韦伯太空望远镜的出现，让天文学家能够核对哈勃的观测结果。韦伯对仙王座的红外观测结果与哈勃的光学数据一致。韦伯证实了哈勃望远镜敏锐的目光一直都是正确的，消除了对哈勃测量结果的任何疑虑。这些并排图像的中心是一种特殊的恒星，它是测量宇宙膨胀速度的里程标--仙王座变星。这两幅图像的像素非常高，因为它们是一个遥远星系的放大图。每个像素代表一颗或多颗恒星。詹姆斯-韦伯太空望远镜（JamesWebbSpaceTelescope）拍摄的图像在近红外波段要比哈勃望远镜（主要是可见光-紫外光望远镜）清晰得多。通过韦伯更清晰的视野来减少杂波，仙王座就能更清晰地显现出来，消除任何潜在的混淆。韦伯望远镜被用来观测一个仙王座样本，并证实了之前哈勃观测的准确性，而哈勃观测是精确测量宇宙膨胀速度和年龄的基础。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、AdamG.Riess（JHU、STScI）宇宙奥秘与理论挑战最重要的一点是，与早期宇宙的膨胀相比，近邻宇宙中发生的事情之间所谓的哈勃张力（HubbleTension）仍然是宇宙学家耿耿于怀的难题。空间结构中可能存在一些我们还不了解的东西。解决这一差异需要新的物理学吗？还是由于确定空间膨胀率的两种不同方法之间存在测量误差？哈勃和韦伯现在已经联手进行了明确的测量，进一步证明了是其他东西--而不是测量误差--在影响膨胀率。宇宙观测的进展巴尔的摩约翰-霍普金斯大学的物理学家亚当-里厄斯说："在消除了测量误差之后，剩下的就是我们误解了宇宙这一真实而令人兴奋的可能性。亚当因与他人共同发现了宇宙膨胀正在加速这一事实而获得诺贝尔奖，这一现象现在被称为'暗能量'。"作为交叉检验，2023年的首次韦伯观测证实，哈勃对膨胀宇宙的测量是准确的。然而，为了缓解"哈勃张力"，一些科学家推测，随着我们对宇宙的深入观察，测量中看不见的误差可能会增加并变得明显。特别是，恒星拥挤可能会系统地影响对更遥远恒星亮度的测量。合作验证与未来方向亚当领导的SH0ES（用于暗能量状态方程的超新星H0）小组利用韦伯望远镜获得了更多的观测数据，这些天体是关键的宇宙里程碑标记，被称为仙王座变星，现在可以与哈勃数据进行关联。亚当说："我们现在已经跨越了哈勃观测到的整个范围，我们可以非常有把握地排除测量误差是哈勃张力的原因。"团队在2023年进行的前几次韦伯观测成功表明，哈勃在牢固确立所谓宇宙距离阶梯第一级的保真度方面走在了正确的道路上。这幅插图展示了天文学家用来计算宇宙随时间膨胀速度的三个基本步骤，这个值被称为哈勃常数。所有这些步骤都涉及建立一个强大的"宇宙距离阶梯"，首先测量附近星系的精确距离，然后再测量越来越远的星系。这个"阶梯"是一系列对不同种类天体的测量结果，研究人员可以利用这些天体的固有亮度来计算距离。对于较短的距离来说，最可靠的是仙王座变星，这些恒星以可预测的速率脉动，从而显示出它们的内在亮度。最近，天文学家利用哈勃太空望远镜观测了附近大麦哲伦云中的70个仙王座变星，对该星系进行了最精确的距离测量。天文学家将附近的仙王座变星的测量结果与更远星系的测量结果进行比较，这些星系还包括另一个宇宙尺度--被称为Ia型超新星的爆炸恒星。这些超新星比仙王座变星亮得多。天文学家用它们作为"里程标"，来测量从地球到遥远星系的距离。每一个标记都建立在"阶梯"的前一步之上。通过使用不同种类的可靠"里程标"来扩展"阶梯"，天文学家可以测出宇宙中非常遥远的距离。天文学家将这些距离值与整个星系的光线测量值进行比较，由于空间的均匀膨胀，星系的光线会随着距离的增加而逐渐变红。这样，天文学家就可以计算出宇宙膨胀的速度：哈勃常数。图片来源：NASA、ESA和A：NASA,ESAandA.Feild(STScI)宇宙距离阶梯的复杂性天文学家使用各种方法来测量宇宙中的相对距离，具体取决于所观测的天体。这些技术统称为宇宙距离阶梯--每一级阶梯或测量技术都依赖于前一级阶梯的校准。但一些天文学家认为，沿着"第二梯级"向外移动，如果仙王座的测量结果随着距离的增加而变得不那么精确，那么宇宙距离的阶梯可能会变得不稳固。出现这种不准确的情况可能是因为仙王座的光线可能会与邻近恒星的光线混合在一起--随着距离的增加，这种效应可能会变得更加明显，因为天空中的恒星会挤在一起，彼此变得更加难以区分。观测方面的挑战在于，过去哈勃拍摄的这些更遥远的仙王座变星的图像，在我们和它们的宿主星系之间的距离越来越远时，看起来与邻近的恒星更加拥挤和重叠，因此需要仔细考虑这种效应。中间的尘埃使可见光测量的确定性变得更加复杂。韦伯望远镜能穿过尘埃，自然地将倒灶系恒星与邻近恒星隔离开来，因为它在红外波段的视力比哈勃望远镜更敏锐。"韦伯望远镜和哈勃望远镜的结合为我们提供了两全其美的解决方案。我们发现，当我们沿着宇宙距离阶梯爬得更远时，哈勃的测量结果仍然是可靠的，"亚当说。新的韦伯观测结果包括八个Ia型超新星的五个宿主星系，共包含1000个蛇夫座天体，并延伸到蛇夫座天体测量结果最远的星系--距离1.3亿光年的NGC5468。"这横跨了我们用哈勃测量的全部范围。因此，我们已经走到了宇宙距离阶梯第二级的尽头，"合著者、巴尔的摩太空望远镜科学研究所的加甘迪普-阿南德（GagandeepAnand）说，该研究所为美国国家航空航天局（NASA）运营韦伯望远镜和哈勃望远镜。哈勃和韦伯对"哈勃张力"的确认，...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425375.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425375.htm

破解哈勃难题：中子星碰撞有望照亮研究宇宙膨胀之路

破解哈勃难题：中子星碰撞有望照亮研究宇宙膨胀之路近年来，天文学陷入了危机：尽管我们知道宇宙在膨胀，尽管我们知道膨胀的大致速度，但测量这种膨胀的两种主要方法却不一致。现在，尼尔斯-玻尔研究所的天体物理学家提出了一种新方法，或许有助于解决这一矛盾。宇宙膨胀自从大约100年前埃德温-哈勃和其他天文学家测量了周围一些星系的速度后，我们就知道了这一点。宇宙中的星系被这种膨胀"带"走，从而彼此后退。两个星系之间的距离越远，它们之间的移动速度就越快，而这种移动的精确速度是现代宇宙学中最基本的量之一。描述宇宙膨胀的数字被称为"哈勃常数"，它出现在宇宙及其组成成分的众多不同方程和模型中。星系静静地躺在太空中，但太空本身却在膨胀。这导致星系以不断增加的速度彼此远离。不过具体有多快还是个谜。图片来源：ESO/L.卡尔卡达星系在太空中静止不动，但太空本身却在不断膨胀。这就导致星系以越来越快的速度相互远离。不过具体有多快还是个谜。资料来源：ESO/L.卡尔卡达哈勃难题因此，要了解宇宙，我们必须尽可能精确地知道哈勃常数。有几种方法可以测量哈勃常数；这些方法相互独立，但幸运的是，它们得到的结果几乎相同。原则上，最容易理解的直观方法就是埃德温-哈勃和他的同事们在一个世纪前使用的方法：找到一堆星系，测量它们的距离和速度。实际上，这是通过寻找恒星爆炸的星系，即所谓的超新星来实现的。这种方法还辅以另一种方法，即分析所谓宇宙背景辐射中的不规则现象；这是一种古老的光形式，可以追溯到宇宙大爆炸后不久。这两种方法--超新星法和背景辐射法--得出的结果总是略有不同。但任何测量都有不确定性，而几年前的不确定性已经足够大，我们可以把这种差异归咎于不确定性。左半球显示的是1572年第谷-布拉赫（TychoBrahe）发现的超新星不断膨胀的残留物，这里用X射线观察（图片来源：NASA/CXC/Rutgers/J.Warren&J.Hughesetal.）。右图是用微波观测到的半边天宇宙背景辐射图。资料来源：NASA/WMAP科学小组尽管如此，随着测量技术的不断进步，不确定性也在不断减小，现在我们已经可以非常有把握地指出，这两个结果不可能都是正确的。这种"哈勃麻烦"的根源--是未知的影响系统性地偏离了其中一个结果，还是暗示了尚未发现的新物理学--是目前天文学最热门的话题之一。哈勃常数差异宇宙的膨胀是以"单位距离速度"来衡量的，每百万光年的膨胀速度略高于20千米/秒。这意味着，一个位于1亿光年外的星系以每秒2000千米的速度从我们身边退去，而另一个位于2亿光年外的星系则以每秒4000千米的速度退去。然而，利用超新星测量星系的距离和速度可以得到22.7±0.4千米/秒的结果，而分析宇宙的背景辐射则可以得到20.7±0.2千米/秒的结果。关心这样一个小小的分歧听起来似乎有些琐碎，但它可能意义重大。例如，这个数字出现在宇宙年龄的计算中，两种方法得出的年龄分别为128亿年和138亿年。准确测定星系的距离是最大的挑战之一。但在一项新的研究中，哥本哈根尼尔斯-玻尔研究所宇宙黎明中心的天体物理学博士生阿尔伯特-斯内彭提出了一种测量距离的新方法，从而有助于解决目前的争议。"当两颗超紧凑中子星--它们本身就是超新星的残余物--相互绕行并最终合并时，它们会发生新的爆炸，即所谓的千新星，"阿尔伯特-斯奈本解释说。"我们最近证明了这种爆炸如何具有显著的对称性，事实证明这种对称性不仅美丽，而且非常有用。"在刚刚发表的第三项研究中，这位多产的博士生表明，千新星尽管复杂，却可以用单一温度来描述。事实证明，千新星的对称性和简单性使天文学家能够准确推断出它们发出多少光。将这一光度与到达地球的光度相比较，研究人员就能计算出千新星距离地球有多远。他们由此获得了一种新颖、独立的方法来计算含有千新星的星系的距离。达拉赫-沃森（DarachWatson）是宇宙黎明中心的副教授，也是这项研究的合著者之一。他解释说："到目前为止，人们一直用超新星来测量星系的距离，但超新星发出的光量并不总是相同的。此外，它们首先要求我们使用另一类恒星（即所谓的仙王座恒星）来校准距离，而仙王座恒星也必须进行校准。有了千新星，我们就可以避开这些给测量带来不确定性的复杂问题。"初步发现和未来步骤为了证明其潜力，天体物理学家将该方法应用于2017年发现的一颗千新星。结果是哈勃常数更接近本底辐射法，但千新星法能否解决哈勃麻烦，研究人员还不敢妄言："阿尔伯特-斯内彭提醒说："到目前为止，我们只有这一个案例研究，还需要更多的例子才能确定一个可靠的结果。但我们的方法至少绕过了一些已知的不确定性来源，是一个非常"干净"的研究系统。它不需要校准，也不需要修正系数。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388791.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388791.htm

詹姆斯-韦伯望远镜拍摄远在天边的星系的“宇宙海市蜃楼”

詹姆斯-韦伯望远镜拍摄远在天边的星系的“宇宙海市蜃楼”如果你关注过韦伯以前的观测，那么你就会知道，观察很远很远的星系就像是在看时间。这是因为光的传播需要时间，当星系或恒星居住在数千光年之外时，我们可以瞥见那个星系几千年前的样子。这个宇宙海市蜃楼是一个完美的例子，说明观察宇宙的时间旅行是多么的重要。这是因为欧洲航天局本月分享的这张来自韦伯的新图片，在同一张图片中展示了同一个星系团的三个不同时期。更耐人寻味的是，这三个不同的时间也是不同的时间点，使天文学家能够在三个不同的时间点上观察宇宙海市蜃楼。这张带注释的图片展示了韦伯在三个不同的时间点上采集到的瞬时AT2022的情况。图片来源。欧空局/韦伯，美国宇航局和加空局，P.Kelly在这种情况下，我们看到的通过时间镜像的星系是一个被称为AT2022riv的超新星宿主星系。这个星系离我们的星系很远，只有在被称为RXJ2129的星系团引起的引力透镜下才能看到。通过利用星系团的强大引力向宇宙深处看去，科学家们能够捕捉到宇宙海市蜃楼的身影。海市蜃楼之所以如此壮观，是因为它展示了AT2022里弗的超新星在三个不同的时间点。第一张图片展示了超新星，而第二张图片大约是在320天之后。这时，超新星已经消逝。宇宙海市蜃楼内的最后一次出现是在第一次出现后约1000天。这一现象非常壮观，因为它让我们看到了引力透镜的影响可以有多强。此外，如果我们能在其他观测中重复这种海市蜃楼般的事件，我们就能进一步检查重要的宇宙事件，给科学家提供更多的数据来解读和学习。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347287.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347287.htm

红巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密

红巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密由明尼苏达大学双城分校的研究人员领导，这项研究最近发表在《自然》杂志上，这是世界上领先的同行评审的多学科科学杂志。该论文的主要作者、明尼苏达大学物理和天文学学院副教授帕特里克-凯利说："这是第一次详细了解宇宙演化过程中更早的时代的超新星。这非常令人兴奋，因为我们可以详细了解宇宙在不到目前年龄的五分之一时的个别恒星，并开始了解许多亿年前存在的恒星是否与附近的恒星不同。"这颗红色超巨星比太阳大约500倍，它的红移值为3，在这个细节上，比其他任何被观察到的超新星都要远约60倍。由明尼苏达大学双城分校领导的一个国际研究小组利用显示恒星爆炸和冷却的演变过程的图像，测量了一颗恒星的大小，可以追溯到110多亿年前。上图显示了Abell370星系团背后的超新星的光线。资料来源：WenleiChen,NASA使用来自哈勃太空望远镜的数据，并利用明尼苏达大学的大型双目望远镜进行后续光谱分析，研究人员能够确定这颗红色超巨星的多个详细图像，因为一种叫做引力透镜的现象，即质量，如星系中的质量，使光线弯曲。这就放大了恒星发出的光线。凯利说："引力透镜就像一个天然的放大镜，将哈勃的力量放大了8倍。在这里，我们看到了三个图像。尽管它们可以在同一时间看到，但它们显示了超新星在不同年龄段的情况，相隔数天。我们看到超新星迅速冷却，这使我们能够基本上重建所发生的事情，研究超新星在最初几天是如何冷却的，只需一组图像。它使我们能够看到一颗超新星的重演。"研究人员将这一发现与2014年凯利的另一个超新星发现相结合，以估计当宇宙是其目前年龄的一小部分时，有多少恒星在爆炸。他们发现，超新星的数量可能比以前认为的多得多。A-D板块（从左上角顺时针方向）显示了超新星的几个不同阶段：超新星消逝后宿主星系的位置，宿主星系和超新星在演化过程中不同阶段的三个图像，演化中的超新星的三个不同面孔，以及冷却中的超新星的不同颜色。资料来源：WenleiChen,NASA"核心坍缩超新星标志着大质量、短寿命恒星的死亡。"该论文的第一作者、明尼苏达大学物理和天文学学院的博士后研究员WenleiChen,说："我们探测到的核心坍缩超新星的数量可以用来了解在宇宙更年轻的时候有多少大质量恒星在星系中形成。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335097.htm

“圣诞树星系团”：韦伯望远镜和哈勃望远镜联合观测的炫目杰作

“圣诞树星系团”：韦伯望远镜和哈勃望远镜联合观测的炫目杰作MACS0416的全色视图，这是一个距离地球约43亿光年的星系团。这幅图像是通过将美国宇航局詹姆斯-韦伯太空望远镜的红外观测数据与美国宇航局哈勃太空望远镜的可见光数据相结合而生成的。由此产生的蓝色和红色棱镜全景图为星系的距离提供了线索。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、JoseM.Diego（IFCA）、JordanC.J.D'Silva（UWA）、AntonM.Koekemoer（STScI）、JakeSummers（ASU）、RogierWindhorst（ASU）、HaojingYan（密苏里大学）包括德克萨斯农工大学天文学家王立凡博士在内的研究小组将这幅新图像命名为"圣诞树星系团"，它结合了哈勃望远镜的可见光和韦伯望远镜探测到的红外光，展示了距离地球约43亿光年的星系团MACS0416。由于该星系团能够通过一种被称为引力透镜的现象放大来自更遥远背景星系的光线，因此研究人员能够识别出放大的超新星，甚至是放大倍数非常高的单个恒星。密苏里大学天文学家阎昊晶博士（HaojingYan）说："我们称MACS0416为圣诞树星系团，既因为它色彩斑斓，也因为我们在其中发现了这些闪烁的灯光。"这篇论文由王立凡合著，已被接受发表在《天体物理学杂志》上。自2006年以来，王立凡一直是德克萨斯农机大学物理和天文学系以及乔治-P.和辛西娅-伍兹-米切尔基础物理和天文学研究所（GeorgeP.andCynthiaWoodsMitchellInstituteforFundamentalPhysicsandAstronomy）的成员，他是一个时域天文学团队的成员，该团队正在利用JWST发现宇宙中最早的超新星，其中最古老的记录可以追溯到宇宙诞生30多亿年的时候。这个国际合作小组被称为"用于重离子化和透镜科学的主要河外星系区域"（PEARLS），由亚利桑那州立大学天文学家罗吉尔-温德霍斯特（RogierWindhorst）博士领导。该团队的方法之一是利用韦伯望远镜无与伦比的观测能力来搜寻观测亮度随时间变化的天体，即所谓的瞬变天体。在JWST发射前发表的2017年白皮书中，王和他的合著者预测，这台望远镜将利用其强大的主成像仪--近红外相机（NIRCam）--在一次拍摄中发现几个这样的瞬变天体。他们引用MACS0416图像及其包含的14个瞬变天体作为佐证，并指出这些发现超出了研究小组的预测。"JWST正在宇宙中发现大量的瞬变天体，主要是超新星，"王说。"它不仅发现了超新星，还发现了遥远星系中被附近前景星系引力场放大的恒星。"这些发现是通过对星系团MACS0416方向的天空区域进行反复观测而获得的。北黄道极（NEP）是JWST能够全年持续指向并获取数据的区域，是未来获取时域观测数据的理想地点。前所未有的灵敏度使得一些超新星，比如白矮星爆炸产生的超新星能够在整个宇宙中被探测到，甚至可以追溯到宇宙刚刚开始形成第一批恒星的时代。"天文学有两个基本问题：第一批恒星是如何形成的，以及驱动宇宙膨胀的力量的性质是什么JWST能够发现的瞬变现象将为解决这些问题提供所需的数据。这些发现表明，JWST是研究宇宙黎明期微弱瞬变的最强大工具，宇宙黎明期是指宇宙从没有恒星的黑暗时代走到今天的时代。它观测到的超新星可以探究第一批恒星的诞生过程，以及宇宙膨胀到宇宙年龄不足10亿年的过程。"其中一些超新星很可能是低质量恒星死亡后演变成白矮星，并通过热核爆炸爆发出来的。通过透镜恒星可以研究遥远宇宙中的单个恒星。这些早期恒星也可能是质量非常大的恒星，它们通过所谓的成对生产不稳定过程产生极其明亮的瞬态。"我们预计，这些'常规可发现'的瞬变将在解决宇宙黑暗时代的结束和暗宇宙膨胀的物理学问题方面具有巨大的潜力，"王说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399773.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399773.htm