卡內(nèi)基超新星項(xiàng)目新研究工作為使用Ia型超新星測(cè)量宇宙距離提供了迄今為止最好的校準(zhǔn)，這對(duì)我們理解宇宙膨脹的速度以及暗能量在這一過(guò)程中可能扮演的角色具有啟示意義。

由卡內(nèi)基天文學(xué)家克里斯·伯恩斯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《天體物理學(xué)》上。Ia型超新星是一種異常明亮的恒星現(xiàn)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恒星的結(jié)晶殘留物，是另一顆恒星的雙星系統(tǒng)的一部分。Ia型超新星除了本身具有令人興奮的觀測(cè)功能外，還是天文學(xué)家用來(lái)作為一種宇宙英里標(biāo)記來(lái)推斷天體距離的重要工具。雖然爆炸的具體細(xì)節(jié)仍不清楚，但據(jù)信它們是在白矮星接近臨界質(zhì)量時(shí)觸發(fā)，因此從爆炸的能量可以預(yù)測(cè)該現(xiàn)象的亮度。

博科園-科學(xué)科普：從地球觀測(cè)到的亮度之間的差異告訴我們到超新星的距離。天文學(xué)家利用這些精確的距離測(cè)量，以及它們所在星系后退的速度，來(lái)確定宇宙膨脹的速度。由于光速是有限的，我們不僅可以測(cè)量宇宙現(xiàn)在膨脹的速度，而且通過(guò)看越來(lái)越遠(yuǎn)的空間，可以看到更遠(yuǎn)的時(shí)間，可以測(cè)量宇宙在遙遠(yuǎn)的過(guò)去膨脹的速度。這導(dǎo)致了20世紀(jì)90年代末一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn)：由于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(jìn)使用Ia型超新星的距離估計(jì)將幫助天文學(xué)家更好地理解暗能量在宇宙膨脹中扮演的角色。天文臺(tái)主任約翰·馬爾切說(shuō)：從它的名字埃德溫·哈勃開始，卡內(nèi)基的天文學(xué)家在研究哈勃常數(shù)方面有很長(zhǎng)的歷史，包括艾倫·桑達(dá)奇和溫迪·弗里德曼對(duì)我們理解宇宙膨脹所做的重要貢獻(xiàn)。

然而Ia型超新星爆炸亮度衰減的速度并不均勻。1993年卡內(nèi)基天文學(xué)家馬克·菲利普斯(Mark Phillips)指出：那些需要更長(zhǎng)時(shí)間才能消失的爆炸，本質(zhì)上比那些迅速消失的爆炸更亮。這種相互關(guān)系，通常被稱為菲利普斯關(guān)系，使得智利的一組天文學(xué)家，包括菲利普斯和德克薩斯A&M大學(xué)的天文學(xué)家尼古拉斯·松茨夫，能夠?qū)a型超新星發(fā)展成為測(cè)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(duì)這一發(fā)現(xiàn)至關(guān)重要。這些爆炸的光必須穿過(guò)宇宙塵埃到達(dá)我們的望遠(yuǎn)鏡，這些細(xì)粒度的星際顆粒模糊的光光譜的藍(lán)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(xué)家誤以為超新星比實(shí)際距離更遠(yuǎn)。但是在紅外線下工作可以讓天文學(xué)家透過(guò)這層塵封的面紗看得更清楚。

首席作者伯恩斯說(shuō)：卡內(nèi)基超新星項(xiàng)目的主要目標(biāo)之一是提供一個(gè)可靠、高質(zhì)量的超新星樣本，以及可靠的方法來(lái)推斷它們的距離。智利卡內(nèi)基拉斯坎帕納斯天文臺(tái)(Carnegie’s Las Campanas Observatory)的天文學(xué)家，也是這篇論文的作者之一馬克·菲利普斯(Mark Phillips)說(shuō)：這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量讓我們能夠更好地修正測(cè)量結(jié)果，以解釋宇宙塵埃的變暗效應(yīng)。這些英里標(biāo)記的校準(zhǔn)至關(guān)重要，因?yàn)樵诖_定宇宙膨脹率的不同方法之間存在分歧。

哈勃常數(shù)可以用大爆炸遺留下來(lái)的背景輻射的輝光獨(dú)立地估計(jì)出來(lái)。普朗克衛(wèi)星對(duì)宇宙微波背景輻射進(jìn)行了細(xì)致入微的測(cè)量，與用Ia型超新星測(cè)量相比，它給天文學(xué)家提供了一個(gè)膨脹更慢的宇宙。這種差異可能預(yù)示著新的物理學(xué)，但前提是它是真實(shí)的，因此我們需要我們的Ia型超新星測(cè)量盡可能準(zhǔn)確，同時(shí)還要識(shí)別和量化所有誤差來(lái)源。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來(lái)自：卡內(nèi)基科學(xué)研究所

參考期刊文獻(xiàn):《Astrophysical Journal?》

DOI: 10.3847/1538-4357/aae51c

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