五次超新星发现或解百年宇宙之谜|哈勃|宇宙学|引力|星系|系外行星

超新星重复观测助力宇宙学研究

一颗罕见的超亮超新星因前方两座星系的引力透镜效应，在天空中呈现出五次影像，该超新星距离地球约100亿光年。

一颗极为罕见的引力透镜超新星可能为测量宇宙膨胀速率提供一种强有力的新方法。

天文学家已知宇宙正在膨胀，这一事实已有近一个世纪。目前尚不确定的是其膨胀速率的确切数值。该数值被称为哈勃常数，至今仍存在激烈争议，甚至引发了人们对标准宇宙学模型的质疑。

来自慕尼黑工业大学（TUM）、路德维希马克西米利安慕尼黑大学（LMU）以及马克斯普朗克天体物理研究所（MPA）和马克斯普朗克外星物理研究所（MPE）的研究人员，成功捕捉并分析了一次极为罕见的超新星爆发。此次观测可能为宇宙膨胀速率的测定提供一种完全独立的新方法。

该天体是一颗超亮超新星，距离地球约100亿光年，其亮度远超普通恒星爆发。更引人注目的是它在天空中的呈现方式：并非一个单一光点，而是呈现出五个独立的影像，构成类似宇宙烟花的图案。这一现象由引力透镜效应造成。

当超新星的光向地球传播时，会经过前景中两个大质量星系。这些星系的引力使光线沿不同路径发生弯曲和偏折。由于每条路径的长度略有差异，来自每个像的光会在不同时刻抵达我们。通过精确测量这些时间延迟，科学家可以推算出宇宙当前的膨胀速率。

使用美国亚利桑那州格雷厄姆山大型双筒望远镜拍摄的高分辨率图像，画面中两个透镜星系呈现暖色调，而超新星温尼被引力透镜效应形成的五个像则呈蓝色。图片来源：超新星温尼研究组

慕尼黑工业大学观测宇宙学副教授、马克斯普朗克天体物理研究所研究员SherrySuyu解释道：我们给这颗超新星起了个昵称‘SNWinny’，灵感来自其正式编号SN2025wny。这是一个极为罕见的事件，可能对增进我们对宇宙的理解起到关键作用。发现一颗超亮超新星恰好与合适的引力透镜完美对齐的概率低于百万分之一。我们花了六年时间搜寻此类事件，通过编制一份有潜力的引力透镜候选名单，最终在近期观测到SNWinny恰好与其中之一完美匹配。

高分辨率彩色图像，展现一颗独特的超新星

引力透镜超新星极为罕见，迄今为止仅有少量被用于此类测量。结果的可靠性取决于天文学家对造成光线弯曲的星系质量的计算精度。质量大小决定了光线偏折的强度。

为提升这些观测数据的精度，马克斯普朗克地外物理研究所（MPE）与慕尼黑大学（LMU）的研究人员使用了位于美国亚利桑那州的大型双筒望远镜。该望远镜配备两面直径均为8。4米的主镜，并搭载自适应光学系统，可实时校正大气扰动带来的图像畸变，从而获得极高分辨本领的观测图像。研究团队由此获得了该天体系统迄今首幅高分辨率彩色图像。

图像显示中心位置有两颗引力透镜星系，周围环绕着同一颗超新星的五个呈蓝白色的像，形态酷似绽放的烟花。这种构型较为罕见，因为星系尺度的引力透镜系统通常仅产生两个或四个像。利用这五个像的精确位置，研究团队的青年成员——慕尼黑工业大学的艾伦施魏因富尔特与路德维希马克西米利安慕尼黑大学的莱昂埃克尔——构建了首套详细刻画透镜星系质量分布的模型。

迄今为止，大多数引力透镜超新星均由质量巨大的星系团所放大，而这些星系团的质量分布复杂且难以精确建模，艾伦施魏因富尔特表示，然而，SNWinny却是由两个独立的星系所透镜放大的。我们发现，这两个星系的整体光分布与质量分布均较为平滑、规则，表明它们尽管在视线方向上彼此靠近，但过去并未发生过并合事件。该系统整体结构简单，为高精度测量宇宙膨胀速率提供了难得的机遇。

两种方法，结果截然不同

迄今为止，大多数哈勃常数的测量主要依赖于两种方法，而这两类方法所得结果之间存在差异。这种差异被称为哈勃张力。

第一种方法聚焦于相对较近的宇宙。天文学家通过分步骤的方式测量星系的距离，这一过程类似于攀爬一架梯子，因此被称为宇宙距离阶梯。他们利用亮度已知的天体来测定距离，再将这些距离与星系远离我们的速度进行比较。由于该技术涉及多个校准环节，即使微小的不确定性也可能逐级累积，从而影响最终结果。

第二种方法回溯至早期宇宙，通过分析宇宙微波背景辐射——即大爆炸遗留下来的微弱辐射——并结合宇宙演化模型来估算当前的宇宙膨胀速率。尽管该方法能得出高度精确的结果，但其结果在很大程度上依赖于对宇宙数十亿年来演化过程所作的理论假定，而这些假定目前仍在科学界持续探讨之中。

一种新的、单步法测定哈勃常数的方法

第三种策略现在提供了一种独立的替代方案：与宇宙距离阶梯不同，这是一种单步法，所涉及的系统误差来源更少，且性质完全不同。

全球天文学家正持续利用地面和空间望远镜对超新星SNWinny进行观测。所获取的数据有望提供重要的新证据，助力解决现代宇宙学中一个长期存在的关键分歧。

参考文献

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BY: Technical University of Munich （TUM）

FY: AI

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选文：天文志愿文章组-

翻译：AI

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参考资料

1.WJ百科全书