超新星乘以重力透鏡可以揭示宇宙的真實膨脹速度

一顆距離100億光年的超亮超新星已在地球天空中出現五次。這種現像被稱為“SN Winny”，是由前景中兩個星系形成的引力透鏡引起的，這些引力透鏡使爆炸發出的光線偏轉。慕尼黑工業大學和合作機構的研究人員認為，這起事件是直接計算宇宙膨脹率（即哈伯常數）的難得機會。經過六年尋找有希望的候選人後，這項發現於 2025 年 8 月出現。

罕見現象創造了單一事件的五個影像

這顆超新星的光芒比普通恆星爆炸要亮得多，使其具有超發光性。它的光線傳播了數十億年，然後被其路徑上的兩個星系（充當天然透鏡）偏轉。結果是宇宙煙火效應，同一事件的五個不同影像出現在天空中。這種不尋常的配置立即引起了科學家的注意，因為大多數透鏡系統只能產生兩個或四個影像。

創建五張影像所需的完美對齊非常罕見。慕尼黑工業大學觀測宇宙學副教授 Sherry Suyu 表示，這種配置發生的機率低於百萬分之一。爆炸產生的光在環繞星系時遵循不同的路徑，在到達地球的時間上產生不同的延遲。測量這些時間間隔使我們能夠獨立確定哈伯常數，為解決宇宙學最大謎團之一提供第三種方法。

高解析度觀測揭示系統結構

天文學家使用位於亞利桑那州的大型雙眼望遠鏡捕捉了非常高解析度的影像。該設備配有兩個 8.4 公尺鏡子和先進的自適應光學系統。所獲得的照片以鮮豔的色調顯示了兩個中心星系和超新星的五個藍點。

• 這顆超新星距離地球約100億光年。
• z=0.375 處的兩個星系充當天然重力透鏡。
• 高解析度彩色影像中的影像呈現藍色。
• 該系統可以對透鏡星系中的質量分佈進行更簡單的建模。
• 哈伯望遠鏡和詹姆斯韋伯望遠鏡等地面和太空望遠鏡的觀測仍在繼續。

TUM 的 Allan Schweinfurth 和 LMU 的 Leon Ecker 分析了五個影像的位置，並建立了第一個透鏡星系質量分佈的詳細模型。與複雜的團簇不同，該系統呈現平滑且規則的質量分佈。這些星系過去似乎沒有發生過碰撞，這大大簡化了確定哈伯常數所需的計算。

哈伯電壓找到新的潛在解決方案

幾十年來，天文學家一直在透過兩種主要方式測量宇宙的膨脹。一種使用附近物體的宇宙距離階梯，另一種則分析來自大爆炸的宇宙背景輻射。這兩種方法的結果有顯著差異，挑戰了宇宙學的標準模型，並引發了關於可能的新物理學或當前方法的局限性的爭論。

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這種差異被稱為哈伯張力，已經持續多年，是現代宇宙學面臨的最大挑戰之一。 SN Winny 提供了完全獨立的第三種方法。時間延遲方法在一步中工作，並且較少依賴累積的校準或關於早期宇宙演化的假設。研究團隊的斯特凡·陶本伯格（Stefan Taubenberger）解釋說，圖像之間的延遲與透鏡星系的質量模型相結合，可以直接計算哈伯常數，而無需多個中間步驟。

超發光 I 型超新星揭示早期宇宙

這顆超新星被歸類為 I 型超發光星，是已知能量最高的恆星爆炸之一。這事件發生時宇宙只有大約 40 億年的歷史，揭示了早期宇宙的物理過程。兩個前景星系造成的引力放大使得這事件從地球地面上可見，因此可以進行原本不可能的詳細觀測。

研究人員計劃在接下來的幾個月仔細監測五張影像之間的時間延遲。國際團隊以多個波長監測事件，收集光譜和光度數據，以加深我們對系統的理解。目標是獲得宇宙膨脹率的獨立且精確的值，預計在 2026 年獲得初步結果。

重力透鏡擴大了地面望遠鏡的範圍

SN Winny 的案例強化了重力透鏡研究遙遠宇宙的非凡力量。此類事件大大擴大了地面望遠鏡的有效範圍，從而能夠觀測到原本看不見的物體。他們也在極端尺度上測試愛因斯坦廣義相對論的預測，驗證或質疑描述整個宇宙引力的基本理論。