美国天文学家预计2037年将会出现超新星爆炸重演

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天文学家可以进行一些预测,例如:即将到来的月食和日食的时间以及一些彗星的回归。

现在,将目光投向太阳系以外的地方,天文学家增加对发生在太空星际深处事件的可靠预测:一颗爆炸恒星的图像,称为超新星爆炸,它将在2037年左右出现。 虽然这次回放将不可见用肉眼来看,未来的一些望远镜应该能够发现它。

这个未来的出现将是同一个超新星的第四个已知视图,由一个巨大的前景星系团放大、变亮并分裂成单独的图像,就像一个宇宙变焦
镜头。 超新星的三张图像最初是从美国航天局哈勃太空望远镜于2016年拍摄的档案数据中发现。

多幅图像是由怪物星系团强大的重力产生,它扭曲和放大了来自远在后面超新星的光,这种效应称为重力透镜效应。 由爱因斯坦首先预测,这种效应类似于玻璃透镜弯曲光线以放大远处物体的图像。

三张带透镜的超新星图像,看作是单个哈勃太空望远镜捕捉到的小点,代表爆炸余波的光。 这些圆点的亮度和颜色各不相同,这表示随着时间的过去,爆炸消退的三个不同阶段。美国哥伦比亚南卡罗来纳大学(University of South Carolina in Columbia)的首席研究员史提夫·罗德尼(Steve Rodney)解释说:「这个新发现是多次成像超新星的第三个例子,我们实际上可以测量到达时间的延迟。 它是三个中距离最远的一个,预计的延迟时间特别长。 我们将在2037年前后,能够看到它最后的出现。

哈勃太空望远镜从MACS J0138.0-2155 星团捕获的光大约需要四十亿年才能到达地球。 根据它的宿主星系距离,来自超新星爆炸的光估计需要一百亿年的时间才能抵达地球。

该团队对超新星再出现的预测基于建立了星团的电脑模型,该模型描述了超新星光穿过星系群中团块暗物质迷宫的各种路径。 暗物质是一种无形的物质,构成了宇宙的大部分物质,是建造星系和星系团的支架。每张放大的图像都采用不同的路线穿过星团,并在不同的时间到达地球,部分原因是超新星光所遵循的路径长度不同。 每当一些光靠近一个非常大的物体时,比如星系或星系团,爱因斯坦的广义相对论告诉我们的时空扭曲就会出现在任何质量上,延迟光围绕该质量的传播。

超新星的各种光路可以比作几列同时离开车站的火车,所有火车都以相同的速度行驶并开往相同的位置。 然而,每列火车走不同的路线,每条路线的距离也不相同。 由于列车在不同地形上行驶的轨道长度不同,因此它们不会同时到达目的地。

此外,预测2037年出现带上重力透镜的超新星图像落后于同一超新星的其它图像,因为它的光直接穿过星团中央,那里是暗物质最密集的地方。 星团的巨大质量使光线弯曲,产生更长的时间延迟,所以这是最后到达地球,因为这就像火车必须深入山谷,然后再转出来。 这是最慢的光之旅。

【图、文:节译自美国国家航空航天局2021年9月13日新闻公布】研究全文刊登在2021年9月13日出版的《自然-天文学》期刊 标题是:A gravitationally lensed supernova with an observable two-decade time delay

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