SN Winny 恒星爆炸在太空中生成五幅图像，有助于测量宇宙的膨胀

距离地球 100 亿光年的超亮超新星在天空中出现了五个不同的点。这一罕见的天文事件被参与这一发现的研究人员正式确认为SN Winny。经过六年在深空寻找理想候选者后，这次观测于 2025 年 8 月进行。视觉现象是由特定的宇宙排列产生的。位于前景的两个星系扭曲了原始爆炸发出的光线。

中间星系起着天然引力透镜的作用，可以弯曲和放大来自坍缩大质量恒星的光线。慕尼黑工业大学和合作机构的科学家将这一记录视为现代天体物理学前所未有的机遇。对这五幅图像的详细研究使我们能够直接高精度地计算哈勃常数。这项独立测量为解决当前关于宇宙真实膨胀速度的分歧提供了一条有希望的途径。

罕见的宇宙排列产生五次同时反射

SN Winny 生成的视觉配置偏离了大多数已知引力透镜系统中观察到的模式。当来自远处物体的光在空间上扭曲时，天文学家通常只记录两个或四个镜像。五个发光点的出现需要发射源、透镜和地面望远镜之间极其精确的几何对准。慕尼黑工业大学观测宇宙学副教授Sherry Suyu指出，这种排列发生的统计概率不到百万分之一。

超亮超新星发出的光在遇到引力障碍之前在真空中传播了数十亿年。两个星系的强烈引力场以不同的角度和方向弯曲光子的路径。这种偏差迫使光辐射传播不同长度的路径，直到到达地球上的探测器。这种现象会产生可测量的时间延迟。该设备在不同时间捕获五幅图像。准确测量这些时间间隔为独立确定哈勃常数提供了必要的数学基础。

高分辨率设备映射系统结构

详细捕捉这一事件需要使用安装在地球战略位置的尖端光学仪器。研究人员将位于亚利桑那州山区的大型双筒望远镜瞄准了夜空的特定区域。天文台有两个直径为 8.4 米的巨大主镜一起运行。该望远镜的自适应光学系统实时校正大气扭曲。该设备拍摄出极其清晰的照片。

处理后的图像揭示了被恒星爆炸的五个蓝色反射包围的两个中心星系的确切位置。 TUM 代表 Allan Schweinfurth 和 LMU 研究员 Leon Ecker 领导了对这些亮点的空间分析。两位科学家利用光度数据建立了第一个关于充当透镜的星系中质量分布的详细数学模型。该系统的结构呈现出促进计算建模工作的独特特征。

• 最初的爆炸发生在距离大约 100 亿光年的地方。
• 位于红移 z=0.375 处的两个星系形成主透镜。
• 超新星的五次反射在处理后的照片中呈现出强烈的蓝色。
• 星系平滑的质量分布简化了研究的数学计算。
• 持续监测涉及哈勃太空望远镜和现代詹姆斯·韦伯太空望远镜。

中间的星系排列没有显示出宇宙过去最近发生碰撞或破坏性相互作用的迹象。复杂星团的缺乏和暗物质的规则分布使得物理方程更容易预测环境。这种结构的简单性减少了用于确定光穿过引力场时的行为的模拟的误差范围。天文学家能够在数据处理过程中更轻松地隔离变量。

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独立测量寻求解决哈勃张力

现代宇宙学在理解大爆炸以来宇宙的演化动力学方面面临着重大障碍。科学家传统上使用两种不同的方法来计算当前的空间膨胀率。第一种方法是基于宇宙距离阶梯，通过观测附近星系中的变星和超新星。第二种方法着眼于宇宙微波背景中的温度波动。这种辐射出现在宇宙诞生之初。

通过这两条既定路线获得的结果存在理论学家无法调和的数学差异。这种持续存在的数值冲突被称为哈勃张力，并主导着世界各地物理系的争论。这种分歧表明校准方法存在缺陷或需要制定新的基础物理学。 SN Winny 研究提供了第三种调查途径。该技术的运行完全独立于以前的方法。

基于引力透镜时间延迟的计算只需一个简单的数学步骤即可完成。研究团队成员 Stefan Taubenberger 强调，该方法消除了距离阶梯所需的多次校准。光到达时间间隔与星系质量模型的结合自动提供哈勃常数的值。这种方法论的独立性使得结果对于确认或反驳当前相互矛盾的测量至关重要。

超光速爆炸揭示了早期宇宙的动力学

SN Winny 被归类为超光度 I 型超新星，表明这是一次巨大的能量释放事件。这些罕见的恒星爆炸的强度是邻近星系中记录的传统超新星的数十倍。祖星灾难性的坍缩发生在宇宙大约有 40 亿年的时候。对发射光的研究提供了有关早期宇宙中占主导地位的化学成分和物理过程的宝贵数据。

如果没有重力放大的帮助，以目前的技术来说，直接观察这样一个遥远而古老的物体是不可能的。自然透镜效应使地面和太空镜子捕获的光子数量成倍增加。国际天文学家团队制定了严格的计划，在电磁频谱的多个波长下监测该系统。光谱数据的连续收集提高了五幅图像之间时间延迟测量的准确性。

全球合作的目标是在超新星的亮度逐渐减弱之前巩固一个强大的数据库。研究人员计划在 2026 年底之前发布有关宇宙膨胀率的初步结果。在极端宇宙尺度上验证爱因斯坦广义相对论方程仍然是该项目的一个关键次要目标。这项观测工作的成功再次证实了引力透镜作为探索可观测宇宙前沿不可或缺的工具的重要性。