恆星在太空中爆炸五倍使我們能夠計算宇宙的膨脹

距離地球 100 億光年的超光度恆星爆炸在夜空中形成了五個不同的影像。這一罕見的宇宙事件是由於與前景中的兩個星系完美對齊而產生的。該結構就像一個巨大比例的自然引力透鏡。慕尼黑工業大學的研究人員認為，這個現像是計算宇宙精確膨脹速度的一個機會。

參與發現的科學家給這個天體命名為 SN 2025wny ，暱稱是 SN Winny 。爆炸發出的光在繞過中間星系的引力場時採取了不同的路徑。這種偏差導致光束到達地面觀測站的時間出現可測量的延遲。精確測量這些時間間隔提供了以完全獨立的方式確定哈伯常數所需的數據。

視覺效果創造同一天文事件的多個影像

這顆超新星的亮度明顯高於科學記錄的傳統恆星爆炸。光子在經歷引力偏轉之前在真空中傳播了數十億年。路徑中間的一對星系扭曲了它們周圍的時空結構。這種物理幹擾的直接視覺結果包括來自同一光源的五個相同發光點的投影。

大多數已知的引力透鏡系統僅產生兩個或四個鏡像。在這個特定案例中發現的精確幾何排列產生了天文學家將其比作宇宙煙火的視覺圖案。這項發現於 2025 年 8 月得到證實。專家團隊花了六年不間斷的時間尋找在深空中表現出這些確切特徵的候選人。

安裝在亞利桑那州山區的大型雙筒望遠鏡捕獲了主要的視覺記錄。觀測設備有兩個直徑8.4公尺的主鏡和先進的自適應光學系統。這張高解析度照片揭示了兩個中央星系的核心，周圍環繞著五個藍點，代表倍增的超新星。

質量分佈簡化了複雜的數學計算

研究人員 Allan Schweinfurth 和 Leon Ecker 對每個光點的空間位置進行了詳細分析。科學家建立了第一個計算模型，重點研究充當透鏡的星系內的質量分佈。二元系統具有平滑且相當規則的結構。觀測顯示這些地層過去完全沒有發生過星系碰撞。

這對星系的結構簡單，使得很容易進行高精度的數學計算。複雜的星系團通常會引入在天文測量過程中難以分離的變數。傳統方法固有的不確定性的減少是這項最新發現的最大優點。來自不同機構的團隊透過添加每週收集的新數據繼續完善理論模型。

天文事件的技術特徵匯集了優化天文學家直接觀測工作的因素：

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• 原始光源仍位於太陽系 100 億光年的地方。
• 兩個介入的星系在宏觀尺度上就像一面天然的曲面鏡一樣運作。
• 攝影記錄在深色背景下以清晰的藍色調顯示了相乘的圖像。
• 由於沒有引力湍流，可以直接對存在的暗物質進行建模。
• 監測這一現象涉及地面望遠鏡和軌道平台。

Sherry Suyu 教授強調了發現如此乾淨的空間配置的統計罕見性。與這些特定特徵完美匹配的數學機率仍然低於百萬分之一。該研究小組在過去十年中編制了一份廣泛的有前景的引力透鏡目錄。數據交叉導致了 SN Winny 系統的準確識別。

關於哈伯常數的歷史分歧有了新的解決方法

科學界透過兩種主要且不同的方法來測量宇宙的膨脹速度。第一種技術使用基於附近變星亮度的所謂宇宙距離階梯。第二種方法著重於大爆炸後不久起源的宇宙微波背景輻射的微小波動。這兩條路線所獲得的數值結果呈現持續的分歧。

計算值之間的差異幾十年來一直挑戰著現代宇宙學的標準模型。技術僵局引發了關於是否需要製定新物理學或校準儀器可能出現故障的頻繁爭論。對超新星 SN 2025wny 的研究提供了與先前的研究完全無關的第三種研究途徑。基於光的時間延遲的方法在單一計算步驟中工作。

直接測量技術對多個觀察步驟累積的校準的依賴要少得多。關於大爆炸後第一個千年宇宙演化的理論假設也在這個特定方程式中失去了分量。研究人員 Stefan Taubenberger解釋說，每個鏡像出現之間的時間間隔提供了解開謎團的關鍵。將這些延遲與星系的質量圖結合起來就可以得到哈伯常數的值。

太空天文台對系統進行持續監控

恆星爆炸發生時宇宙年齡約 40 億年。極端的重力放大使得安裝在地球表面的設備可以完全看到該事件。研究人員計劃以幾分之一秒的精度記錄五個影像中亮度的每一個變化。哈伯太空望遠鏡和詹姆斯韋伯天文台已經成為現象監測網路的一部分。

國際團隊監測電磁波譜多個波長下的亮度變化。同時收集光譜和光度數據可以加深對原始恆星化學成分的理解。觀測活動的中心目標是建立一個明確且獨立的宇宙膨脹率數字。負責該計畫的科學家計劃於 2026 年發布初步數值結果。

實際案例證明了重力透鏡在研究宇宙深處的有用性。自然放大現象擴大了人類建造的望遠鏡的操作範圍。觀察巨大質量周圍的光路也可以測試廣義相對論的極限。阿爾伯特·愛因斯坦提出的方程式繼續指導著對在可觀測宇宙邊緣收集的數據的解釋。