宇宙海市蜃樓顯示恆星爆炸五次並有助於測量宇宙速度

遙遠的恆星爆炸剛剛為科學家了解宇宙的真實增長率提供了一個新工具。這顆名為「SN Winny」的超新星在夜空中成倍出現，憑藉著極致的視覺效果，呈現出同一天文事件的五幅不同影像。這種罕見的現象就像一個巨大的天然實驗室。研究人員現在正在利用這種光學異常來嘗試解決當代理論物理學中最大的僵局之一。這項發現有望改寫宇宙學手冊。

這顆垂死恆星距離地球令人印象深刻的 100 億光年，它的光線在到達地面望遠鏡的鏡子之前就發生了嚴重扭曲。來自慕尼黑工業大學 (TUM) 和路德維希馬克西米利安大學 (LMU) 的團隊負責對收集的數據進行複雜的分析。中心目標是測量五次光反射中每一次出現之間的準確延遲時間。這種時間上的差異是以前所未有的精確度來確定哈伯常數的關鍵。數十名專家共同努力破解這個謎團。

重力透鏡產生巨大的視錯覺

SN Winny的多次出現並不代表觀測儀器的錯誤，而是愛因斯坦在上世紀初提出的廣義相對論的直接結果。在地球和爆炸的恆星之間，有一個巨大的星系，它就像一個名副其實的巨大宇宙放大鏡。這個中間體的引力是如此之大，以至於它可以彎曲它周圍的時空結構。因此，超新星發射的光子沿著不同的路徑傳播，通過幾條迂迴的路線繞過銀河障礙。光服從空間的曲率。

由於每條路徑都有獨特的長度並面臨不同程度的引力密度，因此光在不同的時間到達我們的星球。天文學家觀察到了閃光的第一次出現，不久之後，記錄了在同一空間區域略有不同的點出現的餘震。發生這種效果所需的幾何對準需要觀察者、鏡頭和光源之間的完美完美。這是一個偶然的事件，它將中間星系變成了一個比人類迄今為止建造的任何設備都要強大得多的天然望遠鏡。

光到達的延遲使我們能夠計算宇宙的節奏

SN Winny 的重要性遠遠超出了它的視覺美感或乘數現象的純粹好奇。科學家目前面臨著一個被稱為「哈伯張力」的深刻困境，不同的測量方法對宇宙膨脹速度的結果有很大差異。有些技術分析大爆炸留下的宇宙微波背景，而有些技術則觀察鄰近星系中的脈動恆星。這些數字根本不相加。這項新發現為解決困擾研究人員的數學差異提供了另一種完全獨立的途徑。

為了了解測量在實務上的工作原理，專家將分析過程分為幾個基本步驟：

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• 正面星系的引力使光線以不同且不可預測的角度偏轉。
• 路線較長會導致抵達延誤，可能持續幾天到幾個月。
• 精確的時間差揭示了輻射在太空真空中傳播的距離。
• 最終的計算給出了遙遠天體之間空間的拉伸率。

研究團隊專注於細化儀器捕捉的五張影像中每張影像的光變曲線。持續監測需要極大的耐心，因為超新星發出的光線在爆炸後的幾週內逐漸減弱。消除統計雜訊並確保亮度變化對應於完全相同的事件是整個操作的最大技術挑戰。德國大學的超級電腦每天處理數 TB 的訊息，以確保應用實體模型的絕對完整性。

這種現象的罕見性違背了目前的天文統計數據

找到一顆超新星乘以重力透鏡已經被認為是一項了不起的壯舉，但 SN Winny 屬於一個更特殊和有價值的類別。它被歸類為 Ia 型超新星，這是一種熱核事件，當白矮星從伴星吸收物質直到達到臨界閾值並劇烈爆炸時就會發生。這些爆炸具有標準化的內在亮度，可作為精確的標準蠟燭，用於測量浩瀚宇宙中的距離。標準蠟燭與多透鏡效果的罕見組合為現代宇宙學創造了完美的環境。

根據該領域專家的嚴格估計，觀察到類似現象的可能性幾乎是不可能的。研究人員計算出，只有十分之一的超新星遭受這種類型的引力扭曲，能夠同時產生五張清晰的影像。一般來說，當空間排列有利時，天文學家可以檢測到兩個或最多四個複製。第五個亮點提供了額外的關鍵資料層，有助於消除透鏡星系暗物質分佈建模中的不確定性。

天文台為未來幾個月準備前所未有的目錄

SN Winny 的全面分析預計將持續 2026 年的大部分時間，在發布最終結果之前需要經過嚴格的同儕審查。研究人員需要確保沒有隱藏變數（例如星際塵埃雲）影響光的到達時間。如果測量結果證實了最初的預期，理論物理學就可以放棄舊模型，並對暗能量的行為採取新的理解。暗能量是一種神秘的力量，負責加速星系之間的大規模分離。

這項孤立觀測的巨大成功促使科學界積極尋找新的、類似的深空目標。維拉·C·魯賓天文台配備了最先進的掃描技術，能夠以天文學史上前所未有的速度繪製蒼穹地圖。人們普遍期望新的天文綜合體將能夠在未來幾年的運行中識別出數十顆鏡像超新星。創建這些宇宙事件的廣泛目錄將使我們能夠明確地繪製宇宙從起源到當代的演化圖譜。