哈勃太空望远镜拍摄的照片展示室女座星系团中的矮星系IC 776

哈勃太空望远镜拍摄的照片展示室女座星系团中的矮星系IC 776 IC 776 是室女座星系团中的一个矮星系，由于其发射的 X 射线而成为人们深入研究的对象，它提供了关于影响星系演化和宇宙学的过程的洞察力。本周"哈勃每周图片"的主角是矮星系 IC 776。这个由新旧恒星组成的漩涡星系位于室女座实际上是室女座星系团距离地球 1 亿光年。虽然它是一个矮星系，但也被归类为 SAB 型或"弱棒状"螺旋星系，一项研究将其命名为形态学上的"复杂案例"。哈勃望远镜拍摄的这一高度精细的画面很好地展示了这种复杂性。IC 776 有一个粗糙、受干扰的圆盘，但看起来是围绕核心旋转的，还有弧形的恒星形成区。这张照片来自一个专门研究室女座星系团中矮星系的观测项目，目的是寻找这些星系中的 X 射线源。X射线通常是由吸积盘发出的，在吸积盘中，被引力吸入一个紧凑天体的物质碰撞在一起，形成一个发热发光的圆盘。紧凑天体可能是双星对中的白矮星或中子星，从伴星中窃取物质，也可能是星系中心的超大质量黑洞，吞噬着周围的一切。像 IC 776 这样的矮星系在室女座星系团中穿行时，会受到来自星系间气体的压力，这种压力既能刺激恒星的形成，又能为星系的中心黑洞提供能量。这会产生高能吸积盘，其温度足以发出X射线。虽然哈勃无法看到 X 射线，但它可以与NASA 的钱德拉等 X 射线望远镜协调，利用可见光高分辨率地揭示这种辐射的来源。矮星系被认为对我们了解宇宙学和星系演化非常重要。与天文学的许多领域一样，在整个电磁频谱范围内对这些星系进行研究的能力对它们的研究至关重要。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

欧几里德任务在新发布的五张图像中揭示了隐藏的暗宇宙

欧几里德任务在新发布的五张图像中揭示了隐藏的暗宇宙 Messier 78 是一个恒星形成的苗圃，被星际尘埃笼罩，距离地球 1300 光年。欧几里得利用其红外摄像机，首次揭示了恒星形成的隐蔽区域，并以前所未有的细节绘制了复杂的气体和尘埃细丝。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License欧几里德任务发布了五张新图片，展示了太空望远镜探索两大宇宙奥秘的能力：暗物质和暗能量。暗物质是一种看不见的物质，在宇宙中比"常规"物质常见五倍，但成分不明。"暗能量"是对导致宇宙膨胀越来越快的未知来源的称呼。欧几里得任务由欧洲航天局（ESA）领导，美国国家航空航天局（NASA）也提供了帮助、到 2030 年，"欧几里得"将绘制出一张覆盖近三分之一天空的宇宙地图，其视场范围远远超过美国国家航空航天局（NASA）的哈勃和詹姆斯-韦伯太空望远镜。届时，科学家们将以前所未有的高精度绘制出暗物质的存在图。他们还可以利用这张地图来研究暗能量的强度是如何随着时间的推移而变化的。由欧空局欧几里得望远镜拍摄的星系团 Abell 2764（右上角）包含数百个星系。星系团外的区域还包含了遥远的星系，这些星系看起来就像宇宙只有 7 亿岁时的样子。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License这五张新照片展示了大小不一的景象从银河系中的恒星形成区到数百个星系团它们是在欧几里得2023年7月发射后不久拍摄的，是其早期发布观测计划的一部分。去年，在科学家对数据进行分析之前，这项任务发布了该计划中的五幅图像，作为欧几里德计划的预览。新图像、相关科学论文和数据可在欧几里得网站上查阅。有关这些发现的欧空局预录节目可在欧空局电视台和YouTube上观看。美国国家航空航天局（NASA）即将发射的南希-格蕾丝-罗曼太空望远镜的任务规划人员将利用欧几里得的发现为罗曼的暗能量补充工作提供信息。科学家们将利用灵敏度和锐度更高的罗曼望远镜，通过研究更暗、更遥远的星系来扩展欧几里得望远镜所能实现的科学研究。欧几里得视角下的多拉多星系群显示出星系相互作用和合并的迹象。朦胧的白色和黄色物质外壳，以及延伸至太空的弯曲"尾巴"，都是星系间引力相互作用的证据。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License欧几里得将帮助科学家研究暗物质的方法之一，就是观察这一神秘现象如何扭曲来自遥远星系的光线，就像在其中一幅以名为 Abell 2390 的星系团为特色的新图像中看到的那样。星系团的质量（包括暗物质）在空间中形成了曲线。来自更遥远星系的光线经过这些曲线时，会出现弯曲或弧形，就像光线穿过旧窗户上扭曲的玻璃时一样。有时，这种弯曲非常强烈，会形成环状、明显的弧形或同一星系的多个图像这种现象被称为强引力透镜。有兴趣探索暗能量效应的科学家将主要寻找一种更微妙的效应，即弱引力透镜效应，这种效应需要详细的计算机分析才能探测到，并揭示出更小的暗物质团块的存在。通过绘制暗物质图并追踪这些团块如何随时间演变，科学家们将研究暗能量的外向加速如何改变了暗物质的分布。在这张距离地球 27 亿光年的星系团 Abell 2390 的图像中，可以看到 5 万多个星系。在图像中心附近，一些星系显得模糊而弯曲，这种效应被称为强引力透镜效应，可以用来探测暗物质。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License南加州喷气推进实验室的NASA欧几里德项目科学家迈克-塞弗特（Mike Seiffert）说："由于暗能量是一种相对较弱的效应，我们需要进行更大规模的调查，以获得更多的数据和更好的统计精度。我们无法放大一个星系并对其进行详细研究，需要观察更大的区域，但仍然能够探测到这些微妙的影响。要做到这一点，我们需要一个像欧几里德这样的专业太空望远镜。"该望远镜使用两台探测不同波长光线的仪器：可见光成像仪（VIS）和近红外分光光度计（NISP）。前景星系发出的可见光波长（人眼可以感知的波长）较多，而背景星系的红外波长通常较亮。"用这两种仪器观测星系团，可以让我们看到距离范围更广的星系，这比我们单独使用可见光或红外线仪器所能看到的距离都要广，"JPL的杰森-罗兹（JasonRhodes）说，他是NASA欧几里德暗能量科学团队的首席研究员。"而且，Euclid 拍摄这类深度、广度和高分辨率图像的速度比其他望远镜快数百倍。欧几里得的大视野捕捉到了 NGC 6744 星系的全貌，并向天文学家展示了恒星形成的关键区域。形成恒星是星系生长和演化的主要方式，因此这些研究对于了解星系为什么会呈现出这样的面貌至关重要。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO or ESA Standard License虽然暗物质和暗能量是欧几里德的核心。这项任务还有其他多种天文应用。例如，欧几里德的大面积天空图可以用来发现暗淡的天体，观测宇宙天体的变化，如恒星亮度的变化。欧几里得的新科学成果包括探测到自由浮游行星（不围绕恒星运行的行星），这些行星由于微弱而难以发现。此外，数据还揭示了新发现的褐矮星。这些天体被认为是像恒星一样形成的，但还没有大到足以在其内核中开始核聚变，它们凸显了恒星和行星之间的差异。现在发表的数据、图像和科学论文标志着欧几里得号科学成果的开端，它们展示了该任务主要目标之外的令人惊叹的科学多样性，塞弗特说，"我们已经从欧几里得号的广阔视野中看到了研究单个行星、银河系特征和大宇宙结构的成果。我们已经从欧几里德的广阔视野中看到了研究单个行星、银河系特征以及大尺度宇宙结构的成果。要跟上所有的发展，既令人激动，又有点不知所措。"美国国家航空航天局支持的三个科学小组为欧几里德任务做出了贡献。除了为Euclid的近红外分光计和光度计（NISP）仪器设计和制造传感器芯片电子设备外，JPL还领导了NISP探测器的采购和交付工作。这些探测器和传感器芯片电子设备在马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心的 NASA 探测器特性实验室进行了测试。位于加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院欧几里得IPAC（ENSCI）NASA科学中心将对科学数据进行存档，并为美国的科学调查提供支持。JPL 是加州理工学院的一个分部。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

欧几里得太空望远镜首次提供科学图像 追踪宇宙的黑暗面

欧几里得太空望远镜首次提供科学图像 追踪宇宙的黑暗面 欧几里得的优势在于它的多样性：欧几里得大图像平面的这一小部分显示了英仙座星系团的细节。在2.4亿光年的距离上，可以清晰地辨认出前景中作为星系团一部分的各种类型和形状的星系，以及背景中一系列微弱、弥漫的光点在欧几里得成像之前，这些星系的光线已经传播了数十亿年。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, Image Processing by J.-C.Cuillandre, G. Anselmi; CC BY-SA 3.0 IGO这幅画描绘的是欧空局的欧几里得（Euclid）航天器。欧几里得号是一项开创性的任务，旨在观测数十亿个微弱的星系，研究宇宙加速膨胀的起源，以及暗能量、暗物质和引力的神秘本质。图片来源：欧空局这些图像是将其两台仪器的数据结合在一起的结果：VIS（可见光仪器）和NISP（近红外摄谱仪和光度计）旨在利用大面积探测器捕捉可见光和近红外线。欧几里德望远镜最重要的任务是对宇宙进行最详细的三维测绘，从而揭开宇宙的一些秘密。包括马克斯-普朗克天文学和地外物理学研究所在内的欧几里得联合会德国成员开发了望远镜的关键技术组件。他们还为管理庞大的数据流提供后勤服务，并确保公布数据的质量。追踪暗物质这幅来自欧几里德的图像是第一次在如此大的图像截面上同时捕捉到英仙座星系团中如此多的星系，而且细节如此丰富。这幅图像显示了属于英仙座星系团的 1000 个星系，英仙座星系团是宇宙中质量最大的结构之一。在背景中还可以看到距离更远的其他 5 万多个星系。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO以前的太空望远镜，如哈勃望远镜或詹姆斯-韦伯望远镜，都是为了详细观测天空中非常小的区域而建造的。而欧几里德望远镜则以同样高的图像质量拓宽了视野：得益于其大型光学系统、灵敏的仪器以及位于地球大气层之外的位置，它能在相对较短的观测时间内提供大片天空的图像，这些图像也非常清晰，并包含了遥远星系的微弱光线。通过发布的图像，欧几里得联盟成员利用五个选定的天体展示了欧几里得的全部潜能。每幅图像覆盖的区域比满月稍大。到任务结束时，大约有 40000 个这样的图像部分将被合并，形成天空中约 14,000 平方度的广阔区域。这占整个天空的三分之一，不包括我们自己的银河系。一个让人联想起我们银河系的星系：IC 342 星系距离我们 1100 万光年，在天空中看起来和满月差不多大。在运行过程中，Euclid 将对数十亿个其他星系进行成像，这些星系甚至比 IC 342 更遥远，它们揭示了暗物质和暗能量的无形影响。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO现已发布的图像清楚地表明了一点：每张图像都将是一座宝库，让人们对单个恒星、银河系或遥远星系的物理学有新的认识。位于慕尼黑附近加兴的马克斯-普朗克地外物理研究所和慕尼黑路德维希-马克西米利安大学的 Maximilian Fabricius 说："这台望远镜将收集大量数据，探测到比以前更多的天体。我们都需要适应欧几里得将提供的大量信息"。有深度的快照：这个图像截面比英仙座星团的整体图像小 200 倍左右，能让人感受到前景英仙座星团壮丽图像所掩盖的细节。带有六个星形"尖峰"的最亮点是前景中银河系的恒星。在这些恒星之间有许多漫射的微红色斑块，它们是宇宙早期的星系。有些星系距离我们非常遥远，以至于它们的光线需要 100 亿年才能到达我们这里。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO英仙座星系团就是一个例子。这些星系团是宇宙中一些最大、最庞大的结构。如果没有暗物质网络，这里描述的星系将均匀地分布在天空中。马克斯-普朗克地外物理研究所和路德维希-马克西米利大学的科学家马蒂亚斯-克鲁格解释说："利用欧几里德望远镜的巨大视场和超高的灵敏度，可以测量英仙座星系团中的星系，直至它们最外围和最暗淡的区域。"在同一张图片中，还有其他与英仙座星团无关的星系。由于光的传播速度是有限的，在宇宙中看得越远，发现的星系就越古老，处于不同发展阶段的星系也就越多。这些丰富的信息将大大有助于研究人员了解以星系的大量碰撞和合并为标志的宇宙早期"。银河系附近的一个奇异星系：不规则星系NGC 6822是矮星系的一个例子，它不像我们的银河系那样有适当的旋臂。这种星系被认为是附近年轻宇宙中成熟星系的组成部分，欧几里得将绘制出完整的宇宙地图。如果你仔细观察，就能辨认出单个恒星，甚至超新星残骸。图片来源：ESA/Euclid/Euclid Consortium/NASA, 图像处理：J.-C.Cuillandre (CEA Paris-Saclay), G. Anselmi, CC BY-SA 3.0 IGO我们的宇宙中约有 95% 似乎由神秘的"暗"元素组成，它们在英仙座星系团的形成过程中也发挥了作用。暗物质决定着星系之间和星系内部的引力效应，最初减缓了宇宙的膨胀，而暗能量则推动着宇宙目前的加速膨胀。然而，暗物质和暗能量的本质仍然难以捉摸。科学家们所知道的是，这些物质会使望远镜观测到的物体的外观和运动发生微妙的变化。为了探测"暗"对可见宇宙的影响，欧几里得号将在未来六年内观测 100 亿光年外数十亿星系的形状、距离和运动。在这里，来自 NIST 红外仪器的光谱信息得到了来自地面望远镜的光学光谱的补充，这将非常精确地确定欧几里得所拍摄星系的距离和运动情况，并将欧几里得的二维照片转化为有史以来最全面的可见宇宙三维地图。欧几里得号是欧洲航天局（ESA）的一项太空任务，美国国家航空航天局（NASA）为该任务做出了贡献。它是欧空局宇宙视野计划的一部分。VIS 和 NISP 相机是由来自 17 个国家的科学家和工程师联合开发和制造的，其中许多来自欧洲，但也有美国、加拿大和日本。在德国，海德堡马克斯-普朗克天文学研究所、加兴马克斯-普朗克地外物理学研究所、慕尼黑路德维希-马克西米利安大学、波恩大学、波鸿鲁尔大学和波恩德国航空航天中心的德国航天局都参与了这项工作。德国航天中心的德国航天局负责协调德国对欧空局的贡献，并为参与的德国研究机构提供资金。德国是欧空局科学计划的最大贡献者，约占 21%。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

下一个太阳极盛期能否解开太阳伽马射线图像之谜？

下一个太阳极盛期能否解开太阳伽马射线图像之谜？ 太阳在 2013 年 10 月至 2015 年 1 月期间发射的伽马射线彩色密度图，每光子能量介于 5 和 150 千兆电子伏特之间，由 NASA 的费米-LAT 望远镜记录。它叠加在美国宇航局太阳动力学天文台于 2014 年 12 月获得的太阳紫外线假彩色图像上。资料来源：Arsioli and Orlando 2024 & NASA/SDO/Duberstein在上一次太阳极大期，太阳两极地区的高能辐射最为活跃，这一现象至今仍无法解释。葡萄牙里斯本大学（Ciências ULisboa）科学学院的一位研究人员率先进行的一项研究报告了这一发现。发表在《天体物理学杂志》上的一项新研究制作了一部用伽马射线观测太阳十四年的压缩影片，这一可视化工具显示，与这些高能光子的预期均匀分布相反，太阳圆盘在极地地区会变得更亮。在太阳活动高峰期，太阳在伽马射线中的光辉在最高纬度地区占主导地位的趋势非常明显，2014年6月的情况就是如此。了解伽马射线发射这项研究由葡萄牙天体物理学和空间科学研究所（IA）的布鲁诺-阿西奥利（Bruno Arsioli）和里斯本大学科学学院（Ciências ULisboa）领导，它可能有助于人们了解使太阳发出比物理学家预期亮十倍的伽马射线的未知过程。它还可以为空间天气预报提供信息。太阳伽马射线产生于我们恒星的光环和太阳耀斑中，也从恒星表面释放出来。最新的伽马射线是这项研究的重点。布鲁诺-阿西奥利（Bruno Arsioli）说："太阳受到来自银河系外各个方向的接近光速的粒子的袭击。这些所谓的宇宙射线是带电的，会被太阳的磁场偏转。那些与太阳大气相互作用的粒子会产生伽马射线雨。"美国宇航局费米伽马射线太空望远镜的艺术家概念图。费米望远镜每隔三小时就会在地球轨道上扫描整个天空。图片来源：NASA 戈达德太空飞行中心/Chris Smith (USRA)科学家们认为，这些伽马射线雨在太阳圆盘的任何地方出现的几率都是相同的。这项研究表明，宇宙射线可能会与太阳的磁场相互作用，从而产生伽马射线分布，而这种分布在恒星的各个纬度上并不均匀。布鲁诺-阿西奥利补充说："我们还检测到了两极之间的能量差异。在南极，能量较高的光子（20 到 150 千兆电子伏特）发射过剩，而能量较低的光子大多来自北极。"科学家们还无法解释这种不对称现象。在太阳活动周期的最大值期间，伽马射线更频繁地辐射到高纬度地区。2014年6月，太阳磁场发生逆转时，伽马射线尤其集中在太阳两极。这是指太阳磁场偶极子交换其两个符号，众所周知，这种奇特的现象发生在太阳活动的高峰期，每十一年一次。太阳活动与磁场动力学"我们发现的结果挑战了我们目前对太阳及其环境的理解，"这项研究的共同作者、的里雅斯特大学、INFN 和斯坦福大学的埃莱娜-奥兰多（Elena Orlando）说。"我们证明了太阳伽马射线发射的不对称性与太阳磁场翻转之间存在很强的相关性，这揭示了太阳天文学、粒子物理学和等离子体物理学之间可能存在的联系"。所使用的数据来自伽马射线卫星费米大面积望远镜（Fermi-LAT）在 2008 年 8 月至 2022 年 1 月期间长达 14 年的观测。这一时期涵盖了一个完整的太阳周期，从最低点到下一个太阳周期，2014 年达到顶峰。挑战之一是将太阳辐射与背景天空中其他众多伽马射线源区分开来，这些伽马射线源与太阳的明显轨迹交叉。布鲁诺-阿西奥利（Bruno Arsioli）和他的同事埃莱娜-奥兰多（Elena Orlando）制作了一个工具，将所有太阳伽马射线事件整合在一个400至700天的窗口内，这个窗口可以在14年期间滑动。通过这种可视化，极地过量的时刻以及南北能量差异变得清晰可见。"研究太阳的伽马射线辐射是研究和了解恒星大气层物理过程的一个新窗口，"阿西奥利说。"在两极产生这些过量伽马射线的过程是什么？也许除了宇宙射线与太阳表面的相互作用之外，还有其他产生伽马射线的机制"。然而，如果我们坚持研究宇宙射线，它们可能会成为太阳内部大气层的探测器。对这些费米-LAT观测数据的分析还激发了一种新的理论方法，这种方法应该考虑对太阳磁场进行更详细的描述。太阳伽马射线的产生与太阳耀斑和日冕物质抛射更为频繁的壮观时期之间可能存在的联系，以及这些联系与我们恒星磁性构造的变化之间可能存在的联系，可能是改进预测太阳活动的物理模型的一个要素。这些都是空间天气预报的基础，对保护空间卫星上的仪器和地球上的电信及其他电子基础设施至关重要。布鲁诺-阿西奥利说："2024年和明年，我们将经历一个新的太阳极大期，太阳磁极的另一次倒转已经开始。我们预计到 2025 年底将重新评估磁场反转之后，两极是否会出现伽马射线发射过剩的情况。"埃莱娜-奥兰多补充道："我们已经找到了揭开这个谜团的钥匙，这为我们指明了未来的方向。费米望远镜将在未来几年内运行并观测太阳，这一点至关重要。"但是，太阳伽马射线可能有更多的信息需要揭示和进一步关注。现在发表的这项研究将加强下一代伽马射线空间观测站对太阳进行持续监测的科学依据。如果高能辐射确实携带着太阳活动的信息，那么下一次任务就应该计划提供太阳伽马射线辐射的实时数据。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

日本发射火箭搭载探索宇宙起源的 X 射线望远镜、月球着陆器

日本发射火箭搭载探索宇宙起源的 X 射线望远镜、月球着陆器 日本周四发射了一枚火箭，运载着一台将探索宇宙起源的 X 射线望远镜以及一个小型月球着陆器。 日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）通过现场视频直播了 HII-A 火箭从日本西南部种子岛航天中发射的情况。 “我们升空了，”火箭在一阵烟雾中升空，然后飞越太平洋，日本宇宙航空研究开发机构的解说员说道。 发射 13 分钟后，火箭将一颗名为 X 射线成像和光谱任务 (XRISM) 的卫星送入地球轨道，该卫星将测量星系之间的速度和构成。

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 MACS J1149.6+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、Steve A. Rodney（JHU）、Tommaso Treu（UCLA）、Patrick Kelly（UC Berkeley）、Jennifer Lotz（STScI）、Marc Postman（STScI）、Zolt G. 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（Nancy Grace Roman Space Telescope），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MACS J1149.6+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、Ann Feild（STSCI）、Joseph DePasquale（STSCI）、NASA、ESA、Steve A. Rodney（JHU）、Tommaso Treu（UCLA）、Patrick Kelly（UC Berkeley）、Jennifer Lotz（STSCI）、Marc Postman（STSCI）、Zolt G. 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（Justin Pierel）。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： 手机版：