超新星安魂曲:2037年将出现的爆炸恒星的大爆炸的重新运行

Galaxy Cluster Macsj 0138

巨大的Galaxy Cluster将光从遥远的超新星放大并将其分成多个图像

几个世纪以来的人们对对未来的预测没有害羞。但其中一些人应该把他们的预测留给自己。例如,密歇根州储蓄银行总统预测,马匹将作为标准运输方式占上风。他说,这辆车只是一个时髦的车。发明者托马斯·埃德师认为,21世纪的所有家庭家具都将由钢铁制成,包括婴儿的摇篮。1946年,电影制片人Darryl Zanuck宣称,凡有的电视媒体不会持续,因为没有人想在一个木箱里看图片。

这些预测可能已经出现了,但是你可以在你的日历上标记一个预测。大约2037年的重播超新星Reviem的消亡将出现在深空中。

Rebroadcast是由一个驻留在遥远超新星前的巨大银河集群,其光线在跨越空间达到10亿年来到达地球。大规模的群集强大的重力起到超大的天体变焦镜头,放大和扭曲超新星的光线,并将其分成多个副本。Supernova Requem的三个镜像被发现哈勃太空望远镜遍布整个群集的弧形图案。每张图像都是Supernova在爆炸事件发生后不同时间的快照。

新发现是繁殖的超新星的第三个例子,天文学家实际上可以测量到达时间延迟。

如果他们患者,他们将从现在开始揭开大约16年的爆炸之星的第四份副本。

Macsj 0138.

现在你看到了他们,现在你没有。同一Supernova的三个视图出现在左侧的2016年图像中,由哈勃太空望远镜拍摄。但他们在2019年的形象中消失了。遥远的超新星被命名为Reviem,嵌入在巨大的Galaxy Cluster Macs J0138中。群集如此巨大地,其强大的重力弯曲和放大了超新星的光,位于距离它的星系中。这种现象称为重力透镜,这种现象也将超新星的光线分成多镜像,由2016年图像中的白色圆圈突出显示。乘法成像超新星在同一集群的2019年图像中消失了。在2019年拍摄的快照帮助天文学家确认了对象的血统。Supernovae爆炸并逐渐消失。研究人员预测,同样超新星的重新运行将在2037年进行外观。第四图像的预测位置被左上角的黄色圆圈突出显示。 The light from Supernova Requiem needed an estimated 10 billion years for its journey, based on the distance of its host galaxy. The light that Hubble captured from the cluster, MACS J0138.0-2155, took about four billion years to reach Earth. The images were taken in near-infrared light by Hubble’s Wide Field Camera 3.
信贷:领导作者:史蒂夫A.罗德尼(南卡罗来纳大学),加布里埃尔·布拉伯(宇宙黎明中心/尼尔斯大学哥本哈根大学),图像处理:Joseph Depasquale(StSCI)

做出预测,特别是在天文学中挑战。然而,有一些预测天文学家可以取决于即将到来的月球和太阳日食的时间和一些彗星的时钟返回。

现在,远远超出太阳系,天文学家已经增加了在内术空间深处发生的事件的稳定预测:爆炸之星,被称为超新星安魂曲的图像,这将出现在2037年左右。虽然这种rebroCACTCAST不会看到对于肉眼,一些未来的望远镜应该能够发现它。

事实证明,这种未来的外观将是相同超新星的第四次众所周知的视图,通过表现得像宇宙变焦镜头的大规模的星系前景群体分离成单独的图像。超新星的三个图像首先从2016年拍摄的档案数据中找到">美国国家航空航天局哈勃太空望远镜。

这幅多重图像是由巨大的星系团的强大引力产生的,这种引力扭曲并放大了它背后超新星发出的光,这种效应被称为引力透镜效应。这种效应是由阿尔伯特·爱因斯坦最先预测的,它类似于玻璃透镜弯曲光线来放大远处物体的图像。

三个镜头超新星图像被视为在单个哈勃快照中捕获的小点,代表来自爆炸性后果的光。点在亮度和颜色中变化,这在随着时间的推移时表示褪色爆炸的三个不同阶段。


这个动画展示了超新星安魂曲的光是如何被前景中的巨大星系团分割成多个图像的,它在大约100亿年前爆炸。超新星发出的光在进入庞大的星系团时,正朝着地球移动数十亿光年。星系团强大的引力扭曲了网格所代表的空间结构。半乳扁分组的重力放大,亮,并将超新星的光线分成多个法师,这些法师出现在2016年哈勃太空望远镜快照中。然而,一些爆炸后的恒星的光向地球的路径变长了。它穿过星团的中心区域,那里的引力最强。引力的作用和穿越太空的较长的路径使光的速度减慢,使其到达地球的时间推迟了大约16年。研究人员将这一现象比作一列火车,它先是坠入深谷,现在又爬上陡峭的山坡,然后才出来。预计这束光最终将在2037年到达地球。来源:NASA, ESTEC, STScI, Greg T. Bacon (STScI)

来自哥伦比亚南卡罗来纳大学的首席研究员史蒂夫·罗德尼解释说:“这个新发现是第三个多重成像超新星的例子,我们可以通过它来测量到达时间的延迟。”“这是三个国家中距离最远的一个,预计的延迟时间也非常长。我们将能够回来,并看到最终的到来,我们预计将在2037年,前后几年。”

哈勃从星团中捕捉到的MACS j01380 -2155的光,花了大约40亿年才到达地球。根据其主机星系的距离,Supernova Reviem的光线需要估计为10亿年的旅程。

该团队对超新星返回外观的预测是基于集群的计算机模型,描述了超新星光线正在通过银河系分组中褶皱的暗物质迷宫的各种路径。暗物质是一种隐形材料,包括宇宙的大部分物质,是脚手架,在哪些脚手架上,内部构成了星系和星系集群。

每个放大的图像通过簇采用不同的路线,并在不同的时间到达地球,部分地部分地达到途径的途径长度的差异。

罗德尼说:“每当一些光经过一个质量非常大的物体附近,比如一个星系或星系团,爱因斯坦的广义相对论告诉我们,任何质量都存在时空扭曲,这延迟了光围绕该质量的传播。”

他将Supernova的各种光路与几个留在留出站的火车同时,所有的行进都以相同的速度行进并绑定相同的位置。然而,每列火车都采用不同的路线,每个路线的距离都不一样。因为火车在不同地形上的不同轨道长度上行驶,因此它们不会同时到达目的地。

另外,预测的镜头超新星图像预测在同一超新星的另一个图像后面的2037落后,因为它的光直接穿过簇的中间行进,其中最密度的暗物质存在。簇的巨大质量弯曲光线,产生较长的时间延迟。“这是最后一个到来的,因为它就像火车一样,必须深入进入山谷,再次攀爬。这是最慢的光之旅,“罗德尼解释道。

这些透镜状超新星图像是由丹麦哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所宇宙黎明中心的研究合著者加布·布拉默于2019年发现的。布拉默在分析被巨大前景星系团放大的遥远星系时发现了镜像的超新星图像,这是哈勃正在进行的名为“解决的静止放大星系”(安魂曲)的项目的一部分。

他将2019年的新安魂曲数据与2016年另一个哈勃科学项目拍摄的存档图像进行了比较。2016年的数据中有一个小小的红色物体引起了他的注意,他最初认为这是一个遥远的星系。但它在2019年的照片中消失了。

“但是,在进一步检查2016年的数据时,我注意到实际上有三个放大的物体,两个红色和紫色,”他解释道。“三个物体中的每一个都与遥远的巨大星系的镜头图像配对。它立即向我建议,它不是一个遥远的星系,但实际上是这个系统中的瞬态来源,这些系统已经从2019年的图像中褪色,如被轻弹的灯泡。“

Brammer与Rodney合作,对系统进行进一步分析。镜头超新星图像布置在群集核心周围的弧中。它们看起来像涂抹橙色特征附近的小点,被认为是超新星主持人星系的放大快照。

学习联合作者Johan Richard of Mrance在法国的Lyon大学制作了一系列地图,从它产生的镜头推断出群体中的暗物质数量。该地图显示了镜头对象的预测位置。预计这款超新星将在2042年再次出现,但研究团队认为这将是如此微弱,认为它不会看到它。

捕捉爆炸事件的重新运行将有助于天文学家衡量所有四个超新星图像之间的时间延迟,这将为爆炸的明星的灯光的扭曲空间地形类型提供线索。研究人员可以进行那些测量,可以微调绘制群集质量的模型。发展精确的暗物质地图的大规模星系集群是天文学家衡量宇宙的扩张率并调查暗能量的性质的另一种方式,这是一种神秘的能量形式,可以抵抗重力,并使宇宙以更快的速度扩展。

罗德尼解释说,这种时滞方法是有价值的,因为它是测量宇宙扩展速率的更直接方式。“这些长时间的延误是特别有价值的,因为如果您只是患者和等待年份,在这种情况下,您可以获得良好,精确的测量时间,在这种情况下,对于最终的形象回归,”他说。“这是一个完全独立的路径来计算宇宙的扩张率。未来的实际价值将使用更大的这些样本来提高精度。“

在未来的20年里,Supernovae的发现镜头图像将在NASA的Nancy Grace Roman Space望远镜和Vera C. Rubin天文台的开始开始。两个望远镜都会观察到大量的天空,这将使它们能够点击数十个更繁殖的超新星。

未来的望远镜,比如美国宇航局的詹姆斯韦伯太空望远镜也能探测到超新星安魂曲在爆炸的其他时期发出的光。该小组的研究结果将于9月13日发表在该杂志上自然天文学

Reference: “A gravitationally lensed supernova with an observable two-decade time delay” by Steven A. Rodney, Gabriel B. Brammer, Justin D. R. Pierel, Johan Richard, Sune Toft, Kyle F. O’Connor, Mohammad Akhshik and Katherine E. Whitaker, 13 September 2021,自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 021 - 01450 - 9

哈勃太空望远镜是NASA和ESA(欧洲航天局)之间的国际合作项目。美国宇航局的戈德轿车太空飞行中心在马里兰州格林贝尔特,管理望远镜。马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STSCI)进行哈勃科学运营。STSCI由大学协会进行NASA,以便在华盛顿州的天文学研究。

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