宇宙放大鏡首次讓科學家們能夠四次觀測到同一顆恆星的爆炸，這可能為了解這些爆炸性的恆星死亡以及宇宙加速膨脹的本質提供啟示。加速。
天文學家使用哈勃太空望遠鏡，藉助位於地球和巨大恆星爆炸之間的星系，捕捉到了深空中超新星爆炸的四幅影像。這個星系團扭曲了它周圍的時空結構——就像放在床單上的保齡球一樣——使科學家能夠看到超新星的四幅影像。
“50年前就有人預測超新星可能會像這樣被引力透鏡效應放大，但人們花了很長時間才找到一個例子，”該研究的主要作者、加州大學伯克利分校的天文學家帕特里克·凱利告訴Space.com。“能夠找到第一個例子真是太有趣了。” [檢視更多令人驚歎的超新星照片]
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這顆超新星於 2014 年 11 月 11 日被發現，距離地球約 93 億光年，靠近可觀測宇宙的邊緣。研究人員以已故挪威天體物理學家謝爾·雷夫斯達爾的名字命名這顆遙遠的超新星為 SN Refsdal，以紀念這位引力透鏡研究的先驅。研究合著者、哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所暗宇宙學中心主任延斯·喬爾特在一份宣告中說，由於引力透鏡效應，“超新星的亮度比正常亮度高出 20 倍”。
透鏡星系距離地球約 50 億光年，是被稱為MACS J1149.6+2223的大型星系團的一部分。2009 年，天文學家發現，這個星系團是迄今為止透過引力透鏡觀測到的最大螺旋星系影像的來源。
超新星的四幅影像在幾周內分別出現。這是因為光可以繞過和穿過引力透鏡的不同路徑，在不同的時間到達地球。
利用引力作為透鏡 引力是物質扭曲現實結構時產生的。物體的質量越大，圍繞該物體的時空彎曲就越大，其引力就越強，這是發現，它被載入愛因斯坦的廣義相對論，今年是該理論誕生一百週年。
因此，引力也可以像透鏡一樣彎曲光線，這意味著物體會看到強大引力場（例如巨大星系的引力場）後面的物體被放大。引力透鏡效應於 1979 年首次被發現，如今，引力透鏡可以幫助天文學家看到即使是最大的望遠鏡也難以探測到的遙遠而微弱的特徵。
“這些引力透鏡就像天然的放大鏡。就像擁有更大的望遠鏡一樣，”凱利在一份宣告中說。“透過觀察這些星系團，我們可以獲得高達 100 倍的放大倍數。”
當光線遠離引力透鏡質量，或者引力透鏡質量不是特別大時，只會發生“弱透鏡效應”，幾乎不會扭曲光線。但是，當光線幾乎完全來自引力透鏡質量的後方時，可能會發生“強透鏡效應”。 [檢視更多哈勃望遠鏡拍攝的照片]
當強透鏡物體佔據大片空間時——例如，如果它是一個星系——它可能會被塗抹成圍繞引力透鏡質量的“愛因斯坦環”。然而，對於小而點狀的物體（例如，被稱為類星體的超亮物體）的強透鏡效應通常會產生圍繞引力透鏡質量的多重影像，從而形成所謂的“愛因斯坦十字”。
對 SN Refsdal 的觀測標誌著地球上的天文學家首次目睹了超新星的強透鏡效應，一顆爆炸恆星的四幅影像排列成愛因斯坦十字。
宇宙正在膨脹
研究人員表示，這些新發現可能有助於科學家測量宇宙加速膨脹的速度。
一個計算機透鏡星系團模型表明，科學家們錯過了 50 年前和 10 年前觀測到透鏡超新星的機會。然而，該模型也表明，未來 10 年內，爆炸的更多影像將再次重複出現。
所有這些超新星影像到達的時間取決於產生引力透鏡的物質的引力。因此，透過測量這些時間，研究人員希望繪製出可見正常物質和不可見暗物質在透鏡星系中的分佈情況。
暗物質目前是科學領域最大的謎團之一，一種人們知之甚少的物質，據認為它構成了宇宙中所有物質的五分之六。凱利說，更好地瞭解暗物質在這個引力透鏡星系團中的行為方式可能有助於揭示這種物質的本質。
分析影像到達的時間也可能有助於科學家確定宇宙膨脹的速度。儘管已經有幾種方法可以測量宇宙膨脹速度，但“不同方法之間一直存在激烈的爭論，因此看看這項新技術可能會對該領域產生什麼影響會很有趣，”凱利說。“對於同一數量，擁有完全獨立的測量方法總是好的。”
科學家們在 3 月 6 日出版的《科學》雜誌上詳細介紹了他們的發現。
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