Ia型超新星測量宇宙距離提供了迄今為止最好的校準！

卡內基超新星項目新研究工作為使用Ia型超新星測量宇宙距離提供了迄今為止最好的校準，這對我們理解宇宙膨脹的速度以及暗能量在這一過程中可能扮演的角色具有啟示意義。由卡內基天文學家克里斯·伯恩斯領導的研究小組的發現發表在《天體物理學》上。Ia型超新星是一種異常明亮的恆星現象，它們是白矮星的劇烈爆炸，白矮星是一顆耗盡了核燃料的恆星的結晶殘留物，是另一顆恆星的雙星系統的一部分。Ia型超新星除了本身具有令人興奮的觀測功能外，還是天文學家用來作為一種宇宙英里標記來推斷天體距離的重要工具。雖然爆炸的具體細節仍不清楚，但據信它們是在白矮星接近臨界質量時觸發，因此從爆炸的能量可以預測該現象的亮度。

博科園-科學科普：從地球觀測到的亮度之間的差異告訴我們到超新星的距離。天文學家利用這些精確的距離測量，以及它們所在星系後退的速度，來確定宇宙膨脹的速度。由於光速是有限的，我們不僅可以測量宇宙現在膨脹的速度，而且通過看越來越遠的空間，可以看到更遠的時間，可以測量宇宙在遙遠的過去膨脹的速度。這導致了20世紀90年代末一個驚人的發現：由於一種神秘的暗能量的「排斥」作用，宇宙膨脹目前正在加速。改進使用Ia型超新星的距離估計將幫助天文學家更好地理解暗能量在宇宙膨脹中扮演的角色。天文台主任約翰·馬爾切說：從它的名字埃德溫·哈勃開始，卡內基的天文學家在研究哈勃常數方面有很長的歷史，包括艾倫·桑達奇和溫迪·弗里德曼對我們理解宇宙膨脹所做的重要貢獻。

宇宙距離階梯的概念圖：一系列天體，包括Ia型超新星，它們知道距離，可以用來計算宇宙膨脹的速度。圖片：NASA/JPL-Caltech.

然而Ia型超新星爆炸亮度衰減的速度並不均勻。1993年卡內基天文學家馬克·菲利普斯(Mark Phillips)指出：那些需要更長時間才能消失的爆炸，本質上比那些迅速消失的爆炸更亮。這種相互關係，通常被稱為菲利普斯關係，使得智利的一組天文學家，包括菲利普斯和德克薩斯A&M大學的天文學家尼古拉斯·松茨夫，能夠將Ia型超新星發展成為測量宇宙膨脹的精確工具。利用光譜的近紅外部分研究超新星對這一發現至關重要。這些爆炸的光必須穿過宇宙塵埃到達我們的望遠鏡，這些細粒度的星際顆粒模糊的光光譜的藍端更比光光譜紅端以同樣的方式作為森林大火的濃煙讓一切顯得更紅了。這可能使天文學家誤以為超新星比實際距離更遠。但是在紅外線下工作可以讓天文學家透過這層塵封的面紗看得更清楚。

一顆Ia型超新星爆炸的藝術概念圖，圖片：ESO

首席作者伯恩斯說：卡內基超新星項目的主要目標之一是提供一個可靠、高質量的超新星樣本，以及可靠的方法來推斷它們的距離。智利卡內基拉斯坎帕納斯天文台(Carnegie』s Las Campanas Observatory)的天文學家，也是這篇論文的作者之一馬克·菲利普斯(Mark Phillips)說：這些數據的質量讓我們能夠更好地修正測量結果，以解釋宇宙塵埃的變暗效應。這些英里標記的校準至關重要，因為在確定宇宙膨脹率的不同方法之間存在分歧。

哈勃常數可以用大爆炸遺留下來的背景輻射的輝光獨立地估計出來。普朗克衛星對宇宙微波背景輻射進行了細緻入微的測量，與用Ia型超新星測量相比，它給天文學家提供了一個膨脹更慢的宇宙。這種差異可能預示著新的物理學，但前提是它是真實的，因此我們需要我們的Ia型超新星測量儘可能準確，同時還要識別和量化所有誤差來源。

博科園-科學科普｜研究/來自：卡內基科學研究所

參考期刊文獻:《Astrophysical Journal 》

DOI: 10.3847/1538-4357/aae51c

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