美国宇航局的罗马使命:使用爆炸明星来解决最大的宇宙谜团

IA型超新星

这幅图显示了一颗白矮星正在从伴星吸积物质。一旦白矮星达到一个特定的质量临界点,它就会爆炸成为Ia型超新星。资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室

美国国家航空航天局美国宇航局即将推出的南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜(Nancy Grace Roman Space Telescope)将在广阔的时间和空间中观测到数千颗爆炸的超新星。使用这些观察,天文学家旨在在几个宇宙谜团上发光,为宇宙的遥远过去和朦胧的礼物提供窗户。

罗马的超新星调查将有助于澄清目前宇宙膨胀速度的冲突测量,甚至提供了一种新的方法来探测暗物质的分布,这只能通过它的引力效应来检测。这项任务的主要科学目标之一是利用超新星来帮助确定超新星的性质黑能量- 无法解释的宇宙压力,即加速宇宙扩张。

空间最大的神秘面纱

“黑暗能量弥补了大部分宇宙的大部分,但我们实际上并不了解它是什么,”美国宇航局南部加州南部喷气机推进实验室的高级研究科学家杰森罗得岛说。“通过缩小可能的解释,罗马可以彻底改变我们对宇宙的理解 - 黑暗能源只是使命探索的众多主题之一!”

罗曼会用多种方法来调查暗能量。一种方法是观测天空中一种特殊的爆炸恒星,称为Ia型超新星。


NASA即将到来的Nancy Grace Roman Space望远镜将看到成千上万的爆炸明星,遍布大量的时间和空间。使用这些观察,天文学家旨在在几个宇宙谜团上发光,为宇宙的遥远过去和朦胧的礼物提供窗户。信用:美国宇航局的戈达德太空飞行中心/ CI实验室

许多超新星发生时,大质量恒星耗尽燃料,在自身重量的压力下迅速坍塌,然后由于强烈的冲击波从内部喷出而爆炸。这些超新星大约每50年发生一次银河系星系。但是有证据表明Ia型超新星起源于一些至少包含一个的双星系统白矮星-类太阳恒星的小而热的内核遗迹。Ia型超新星更为罕见,在银河系中大约每500年发生一次。

在某些情况下,矮人可以从其伴侣中获得虹吸材料。这最终触发了一个失控的反应,一旦达到了它所获得的特定点,它就会产生它变得不稳定的特定点。天文学家还发现了支持另一种情景的证据,涉及两个白矮星,直到它们合并直到彼此螺旋。如果它们的组合质量足够高,因此它导致不稳定,它们也可能产生IA型超新星。

这些爆炸在类似,已知的内在亮度,使IA型超新星所谓的标准蜡烛 - 发出特定光线的物体或事件,使科学家能够以简单的公式找到它们的距离。因此,天文学家可以确定超新星通过简单地测量它们出现的亮度有多远。

天文学家还将使用罗马来研究这些超新星的光明,了解他们似乎如何远离我们。通过比较他们在不同距离处倒退的速度有多快,科学家将随着时间的推移跟踪宇宙扩张。这将有助于我们了解宇宙历史上是否改变了暗能量。

“In the late 1990s, scientists discovered that the expansion of the universe was speeding up using dozens of type Ia supernovae,” said Daniel Scolnic, an assistant professor of physics at Duke University in Durham, North Carolina, who is helping design Roman’s supernova survey. “Roman will find them by the thousands, and much farther away than the majority of those we’ve seen so far.”

以前的IA型超新星调查集中在相对附近的宇宙上,主要是由于仪器限制。罗马的红外线视野,巨大的视野,精致的灵敏度将大大扩展搜索,将宇宙窗帘放在一边,让天文学家能够发现数千型距离IA超新星。

特派团将在大约四到120亿岁之间的宇宙历史上详细研究黑暗能量的影响。探索这一相对无人困境的地区将有助于科学家向黑暗能量难题增加关键作品。

“Ia型超新星是我们拥有的最重要的宇宙探测器之一,但是当它们离我们很远的时候,我们很难看到它们,”Scolnic说。“我们需要非常精确的测量和一个令人难以置信的稳定仪器,这正是罗曼将提供的。”

哈勃常数喧哗

除了提供与特派团的其他黑能量调查的交叉检查外,罗马的IA型超新星观察可能有助于天文学家检查另一个神秘。差异继续突出霍布尔常数的测量,这描述了宇宙目前正在扩展的快速。

基于早期宇宙数据的预测,大约38万年后大爆炸,表明宇宙目前应在每秒42英里(每秒67公里)的距离(Megaparsec约为32.6万光年))。但是,现代宇宙的测量表明,每秒大约43至47英里(每秒70至76公里),每秒较快扩张。

罗曼将通过探索这些差异的不同潜在来源来帮助我们。一些确定宇宙膨胀速度的方法依赖于Ia型超新星。虽然这些爆炸非常相似,这就是为什么它们是测量距离的有价值的工具,但微小的变化确实存在。罗曼的广泛调查可以改善它们作为标准蜡烛的使用帮助我们理解是什么导致了这些变化

这次任务将揭示Ia型超新星的性质是如何随年龄变化的,因为它将在如此广阔的宇宙历史中观察它们。罗曼还将在它们的宿主星系的不同位置发现这些爆炸,这可能为超新星的环境如何改变其爆炸提供线索。

照明暗物质

在一个2020纸美国加州理工学院/IPAC博士后研究员翟中旭(音译)领导的研究小组表明,天文学家将能够从罗马超新星的观测中收集到更多的宇宙信息。

“罗马必须通过巨大的宇宙来看看遥远的超新星,”CALTECH / IPAC的高级研究科学家云王说,一项研究的共同作者。“很多可能会在跨太空的长途旅行中亮起。我们已经表明,我们可以通过分析IA型超新星的光在过去的干预物质上弯曲的光线来了解宇宙的结构。“

任何带有质量的东西都经过空时空的织物。光线以直线行进,但如果空间时间弯曲 - 在大量物体附近发生的 - 灯沿曲线遵循。当我们看看遥远的IA Supernovae时,周围的翘曲时空 - 例如单独的星系或暗物质的团块 - 可以从更远的爆炸中放大光。

通过研究这种放大的光线,科学家将有一种新的方法来探讨暗物质在整个宇宙中的聚集。了解弥补宇宙的事情的更多信息,将帮助科学家改善他们如何发展的理论模型。

通过绘制横跨宇宙历史的暗能量行为,追踪今天宇宙是如何膨胀的,并提供更多关于神秘暗物质的信息,罗马任务将为天文学家提供大量数据,以解决这些和其他长期存在的问题。由于它有能力帮助解决如此多的宇宙之谜,罗马将成为我们有史以来研究宇宙最重要的工具之一。

南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜由美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心管理,参与的有美国宇航局喷气推进实验室、南加州加州理工学院/IPAC、巴尔的摩的太空望远镜科学研究所,以及由来自不同研究机构的科学家组成的科学团队。

3评论在“美国宇航局的罗马使命:使用爆炸星来解决最大的宇宙之谜”

  1. 除非时空弯曲,否则光是直线传播的。随着时间的推移,由于物质和暗物质的聚集而产生的分离使空间更加弯曲,形成丝状物和空洞。因此,通过遵循日益扭曲的时空线,宇宙似乎在以更快的速度膨胀。

  2. 黛博拉·惠勒莫拉莱斯|5月27日,2021年11:57 AM|回复

    我很想知道在宇宙的不同地方是否有相应的、可测量的事件,比如伽马射线爆发或超级新星。所以,同样的事件,同样的时间,但在宇宙的不同地点。
    大约12到18年前,有一次伽马射线爆发的记录。同样的时间。广泛的分开。相同的测量 .................太有趣了,不可能不联想到一个透镜质量的Uni,也许是一个暗物质的特征。

  3. 星历:从希腊人中出发:持续一天;即:短暂的;一个有陆地成人阶段的昆虫,通常持续不到两天。

    星历:一个表或数据文件,在整个期间以规则的间隔提供天体对象的位置。

    修正:仍然是一个正在进行的过程;修复;把昆虫标本钉在大头针上

    “它”都是我们使用的语言,因为科学试图修复宇宙。显然,这是我们偏见的宇宙:哈勃(谁是他)“常数”一再“更新”。嗯......也许这不是一个常数。逻辑会建议。

    中国逻辑学学派认为:从弓上射出的箭既不是在飞行,也不是在静止,也不能到达预定的目标。事实上:通过空间/时间,到目标的距离不断减半;无限的除法过程。这是一个静止的过程。数学课到此为止。现实点:如果箭的目标是你的心❤️,不要站在那里沉思物理学!别挡路!

    这一原则特别适用于天体力学:我们的投机的目标并非“那里”了。我们查看世界,太阳系,宇宙和我们自己的自我;尽管我们的设备[即:科学];单点,尽管在运动中(同样)的点。在真实,牛仔和“女孩”的剧院(请原谅:戏剧性的许可证):从移动的“目标”(在马背上交换枪声的两个牛仔裤)击中移动目标是一个概率低的机会的函数成功,除非!一个是使用30个CAL链枪。骑马(或悍马)最难以置信,但潜在更有效。因此:除了理论上,发明的价值。

    我的观点?(除了我头上的那个?):我们能不能不要再把理论说成事实了?大爆炸!哈勃望远镜的“不变”;两者都阻碍我们的感知,徒劳地试图将我们看到的东西与我们认为我们看到的东西相匹配。用一茶匙的智慧来扼杀科学,或者用一个纸杯来遏制矛盾的泛滥,这是完全的虚荣心。You HOLD the CARTFULL of biased ASSUMPTIONS before the HORSE of our PERCEPTION (a Horse of a different COLOR) when you TOE or TOW the ORTHODOX (i.e.: FIXED) LINE: In a sense, TAILORING a UNIVERSAL FABRIC to fit a single-breasted, worsted wool monkey suit Paradigm (that WORD! UP!) that has been out of FASHION since the Victorian Age. The POLYESTER “LEISURE SUIT” popularized in the 1970s is no better, even with a pair of “PLATFORM” shoes, “EARTH” Shoes or another recut platform of assumption(s). Which is to say: What’s the NEXT Fashion Statement, FLAT EARTH FLATS?

    变得真实。一切都在运动,遵循通用面料的“切割”边缘。“黑暗”[饶恕我!]能源/物质[饶恕我!]!?什么是差异?让我们分开头发,以便我们在自己的形象和象征中重新组装它们。

    时代智慧:我不思,故我在……

    您忠诚的,
    Alfred E.(用于能源)Neuman

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